(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１０）の排気ターボチャージャー（２２）用のタービン（５４）であって、収容室（９４）を有する少なくとも１つのハウジング部（５６）を有し、該ハウジング部が、内燃機関（１０）の排気が貫流する少なくとも１つのスパイラルダクト（５８）を含み、該スパイラルダクト（５８）が、収容室（９４）内に少なくとも一部に収容されるタービン（５４）のタービンホイール（６０）がそれを経て排気の作用を受ける出口断面（ＡＺＳ）を有し、タービン（５４）が、収容室（９４）の少なくとも実質的に周方向（７０）に移動可能で、それによって出口断面（ＡＺＳ）を調整可能な少なくとも１つのブロック体（６８）を有し、スパイラルダクト（５８）の少なくとも一部の境界を画するハウジング部（５６）の壁（９６、９８）が、収容室（９４）の径方向（１０２）でブロック体（６８）に面する外郭領域（１０４）を有し、該外郭領域（１０４）が、収容室（９４）の径方向（１０２）で壁（９６、９８）の外郭領域（１０４）に面するブロック体（６８）の外郭領域（１０８）に少なくとも実質的に一致する対向輪郭として形成され、該対向輪郭によりブロック体（６８）の外郭領域（１０８）の少なくとも一部が径方向（１０２）に覆われることができるタービン（５４）に関し、ブロック体（６８）の外郭領域（１０８）が少なくとも実質的に収容室（９４）の周方向（７０）に収容室（９４）の周囲を越えてその範囲で延びるブロック体（６８）の外郭領域（１０８）の巻き角（φＡＢ、ＺＳ）は、壁（９６、９８）の外郭領域（１０４）が少なくとも実質的に収容室（９４）の周方向（７０）に収容室（９４）の周囲を越えてその範囲で延びる壁（９６、９８）の外郭領域（１０４）の巻き角（φＡＢ、ＴＳ）よりも小さい。【選択図】図３
2013543081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気ターボチャージャー（２２）用のタービン（５４）であって、収容室（９４）を有する少なくとも１つのハウジング部（５６）を有し、該ハウジング部が、内燃機関（１０）の排気が貫流する少なくとも１つのスパイラルダクト（５８）を含み、該スパイラルダクト（５８）が、前記収容室（９４）内に少なくとも一部に収容される前記タービン（５４）のタービンホイール（６０）がそれを経て排気の作用を受ける出口断面（ＡＺＳ）を有し、前記タービン（５４）が、前記収容室（９４）の少なくとも実質的に周方向（７０）に移動可能で、それによって前記出口断面（ＡＺＳ）を調整可能な少なくとも１つのブロック体（６８）を有し、前記スパイラルダクト（５８）の少なくとも一部の境界を画する前記ハウジング部（５６）の壁（９６、９８）が、前記収容室（９４）の径方向（１０２）で前記ブロック体（６８）に面する外郭領域（１０４）を有し、該外郭領域（１０４）が、前記収容室（９４）の径方向で前記壁（９６、９８）の外郭領域（１０４）に面する前記ブロック体（６８）の外郭領域（１０８）に少なくとも実質的に一致する対向輪郭として形成され、該対向輪郭により前記ブロック体（６８）の前記外郭領域（１０８）の少なくとも一部が径方向（１０２）に覆われることができる構成のタービン（５４）において、
前記ブロック体（６８）の前記外郭領域（１０８）が少なくとも実質的に前記収容室（９４）の周方向（７０）に前記収容室（９４）の周囲を越えてその範囲で延びる前記ブロック体（６８）の前記外郭領域（１０８）の巻き角（φＡＢ、ＺＳ）が、前記壁（９６、９８）の前記外郭領域（１０４）が少なくとも実質的に前記収容室（９４）の周方向（７０）に前記収容室（９４）の周囲を越えてその範囲で延びる前記壁（９６、９８）の前記外郭領域（１０４）の巻き角（φＡＢ、ＴＳ）よりも小さいことを特徴とするタービン。
【請求項２】
前記タービン（５４）が、流入口（７６）を有する少なくとも１つの更なるコレクタハウジング（７２）を含み、該コレクタハウジング（７２）が、前記流入口（７６）を経て排気の流入が可能であり、第１の前記ハウジング部（５６）が内部に収容されると共に、更なる収容室（７４）からの排気流が前記スパイラルダクト（５８）内で該スパイラルダクト（５８）と流体連通されることを可能にするための更なる収容室（７４）を有することを特徴とする請求項１に記載のタービン（５４）。
【請求項３】
少なくとも１つのスパイラルダクト（５８）を含む前記ハウジング部（５６）が、前記内燃機関（１０）の排気が貫流する更なるスパイラルダクト（５８）を含み、該スパイラルダクト（５８）が、前記収容室（９４）に収容される前記タービンホイール（６０）がそれを経て排気の作用を受ける出口断面（ＡＺＳ）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン（５４）。
【請求項４】
前記出口断面（ＡＺＳ）が前記収容室（９４）の径方向（１０２）で、特に外側から内側に先細になるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタービン（５４）。
【請求項５】
前記タービン（５４）の相対的な全閉塞率Ｖが、
Ｖ＝ＮＴＳ×φＡＢ、ＺＳ／（２×π）
により得られ、但し、
Ｖは前記タービン（５４）の相対的な全閉鎖率、
ＮＴＳは前記ハウジング部（５６）を含むスパイラルダクト（５８）の数、
φＡＢ、ＺＳは前記ブロック体（６８）の外郭領域（１０８）の巻き角（φＡＢ、ＺＳ）、及びπは円周率であり、
Ｖが概ね０．３５未満である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタービン（５４）。
【請求項６】
前記ブロック体（６８）が少なくとも実質的に前記収容室（９４）の周方向（７０）にその範囲で延びる前記ブロック体（６８）の巻き角（φＬ，Tunge）が、前記壁（９６、９８）の前記外郭領域（１０４）の巻き角（φＡＢ、ＴＳ）よりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のタービン（５４）。
【請求項７】
一方では前記スパイラルダクト（５８）のらせん状入口断面（ＡＴＳ）の境界を画し、他方では前記収容室（９４）の径方向（１０２）で該収容室（９４）とは逆向きの前記壁領域（１１６）によって境界を画される径方向（１０２）で前記収容室（９４）に面する前記壁領域（１１４）に接する第１の接線（１３８）が、該第１の接線（１３８）と周囲（１０６）との交叉点（１４２）が位置する、前記スパイラルダクト（５８）の境界を画する壁（９６、９８）の外周側を接線方向に囲む周囲（１０６’）に接する更なる接線（１４０）と少なくとも概ね４５°の角度（αＳｅ）をなすことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のタービン（５４）。
【請求項８】
前記外郭領域（１０４、１０８）がそれぞれ弧状に、特に円弧セグメントとして形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のタービン（５４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の内燃機関の排気ターボチャージャー用タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、排気ターボチャージャーと排気再循環装置とを有する内燃機関が公知であり、排気ターボチャージャーは、排気管路内の可変タービンジオメトリで構成された排気タービンを含み、排気再循環装置は排気系統と吸気管との間の再循環管路と、調整可能な逆止弁とを含む。内燃機関は更に、内燃機関の状態に応じて可変タービンジオメトリと逆止弁とを調整するための調整信号を生成可能な調整及び制御装置を含む。
【０００３】
排気タービンは、それぞれがタービンホイールへの流入断面を有する２つの別個の流入ダクトを有する複流式に形成されており、双方の流入ダクトは互いに圧密に遮蔽されている。タービンホイールへの流入ダクトの流入断面の少なくとも一つは、可変タービンジオメトリにより変更可能である。排気管路内には、内燃機関のそれぞれのシリンダ出口の一部をそれぞれの流入ダクトに連結する別個の２つの排気管が配設されている。排気再循環装置の再循環管路は双方の排気管の一方を吸気系統に正確に連結する。
【０００４】
特許文献２から、少なくとも一部を調整可能な断面を有する排気ターボチャージャー用のスパイラルハウジングが公知であり、この場合はスパイラルハウジングの径方向内側の壁に摺動可能に案内され、この壁を辿って周方向に移動可能な少なくとも１つのトングが設けられている。
【０００５】
特許文献３は、内燃機関の吸気系統内に圧縮機を含み、内燃機関の排気系統内にタービンを含む排気ターボチャージャーを有する自動車用内燃機関を開示している。タービンは、排気系統の排気管に結合されたスパイラルダクトとタービンホイールとを含むタービンハウジングを有し、タービンホイールはタービンハウジングの収容室内に配置され、シャフトを介してタービンホイールに回動不能に連結された圧縮機の圧縮機ホイールを駆動するために、スパイラルダクトを通って送られる内燃機関の排気の作用を受けることができる。その際、タービンは、スパイラルダクトのらせん状流入断面、並びに収容室へのスパイラルダクトのノズル断面を共に調整可能な調整装置を含む。
【０００６】
このような排気ターボチャージャーは内燃機関のバッチ製造にかんがみて、生産量が絶えず増大する大量生産がなされるため、効率的な、すなわち関連する内燃機関の低燃費で低排出量の運転を可能にし、温度及び圧力が最大に変化しても高い動作信頼性を有する排気ターボチャージャーを提供することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００ ４８ ２３７ Ａ１号明細書
【特許文献２】西独国特許出願公開第２５ ３９ ７１１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０ ２００８ ０３９ ０８５ Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、動作信頼性が高く、且つ排気ターボチャージャーに関連する内燃機関の効率的な動作を可能にする排気ターボチャージャー用タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本目的は、請求項１に記載の特徴を有する排気ターボチャージャー用タービンによって達成される。適切且つ重要な更なる変形形態を有する本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１０】
内燃機関の排気ターボチャージャー用のこのようなタービンは、収容室を有する少なくとも１つのハウジング部を含み、ハウジング部は内燃機関の排気が貫流する少なくとも１つのスパイラルダクトを含み、スパイラルダクトは、収容室内に少なくとも一部に収容されるタービンのタービンホイールがそれを経て排気の作用を受ける出口断面を有している。タービンは更に、収容室の少なくとも実質的に周方向に移動可能で、特に摺動可能で、それによって出口断面を調整可能な少なくとも１つのブロック体を含み、スパイラルダクトの少なくとも一部の境界を画するハウジング部の壁は、収容室の径方向でブロック体に面する外郭領域を有しており、外郭領域は、収容室の径方向で壁の外郭領域に面するブロック体の外郭領域に少なくとも実質的に一致する対向輪郭として形成され、この対向輪郭によりブロック体の外郭領域の少なくとも一部が径方向に、特に外側に向かって覆われることができる。
【００１１】
本発明により、ブロック体の外郭領域が少なくとも実質的に収容室の周方向に収容室の周囲を越えてその範囲で延びるブロック体の外郭領域の巻き角は、壁の外郭領域が少なくとも実質的に収容室の周方向に収容室の周囲を越えてその範囲で延びる壁の外郭領域の巻き角よりも小さくされる。言い換えると、ブロック体の外郭領域が収容室の周囲を越えてその範囲で延びる角度範囲は、ブロック体がそれに対して移動可能な壁の外郭領域がその範囲で延びる角度範囲よりも小さい。それによって、ブロック体の調整領域、特にブロック体の一部が、又は場合により全体が壁によって径方向に、特に外側に向かって覆われる、タービンの高流量範囲でのブロック体の調整領域が生じる。ブロック体は、例えばトング形に形成され、したがって、トング先端を有するトングと呼ばれる。その際、トングはその先端に至るまでの一部が、又は場合によっては全体が壁、又はその外郭領域により径方向に覆われることが可能である。このような覆いにも関わらず、ブロック体は、スパイラルダクト、特にスパイラルダクトの表面が適切に構成されていれば、スパイラルダクトの最も狭い流れ断面、特にスパイラルダクトの最も狭い出口断面を画定することができる。
【００１２】
それによって本発明によるタービンは、特に高い流量範囲、及び特に高い流量拡張性を有するので、タービンを特に効率的に運転することができ、又、特にブロック体が可動式であることにより、ひいてはそれに伴う出口断面の適応性により、内燃機関の動的に変化する多数の異なる動作ポイントに適応させることができる。その結果、特に効率的で燃費が低く、ＣＯ２排出量が少ない内燃機関の運転が得られる。
【００１３】
更に、ブロック体を適切に構成すると、トングスライダタービンと呼ばれる本発明によるタービンは、特に可変ブレードタービンと比較して特に優れた効率を有するのみならず、複雑性が低く、部品数も少ないため、本発明によるタービンのコストが低くなり、動作信頼性が高まる。本発明によるタービンの構成がこのように比較的複雑ではないものの、タービンは所望の流量拡張性を有しており、流量拡張率はφｍａｘ／φｍｉｎ＞３であり、場合によってはφｍａｘ／φｍｉｎ＞４でさえある。この流量拡張率において、φｍａｘはタービンの最大限の流量であり、φｍｉｎはタービンの最小限の流量である。
【００１４】
特に酸化窒素及び煤煙の排出の排出規制値が絶えず厳しくなっているため、内燃機関に給気する排気ターボチャージャーが大きな影響を及ぼすことが考慮される。そのため、内燃機関の中間負荷範囲から全負荷範囲までで実現されるべきＥＧＲ率（ＥＧＲは排気再循環）が高いため、排気ターボチャージャーの過給圧の供給に関する高い要件が生じる。そのため、幾何形状的に寸法や容積が小さいこのような排気ターボチャージャー用のタービンを実現する必要があり、必要とされる高いタービン性能は、蓄積能力を高めることにより、又は内燃機関と連係してタービンの吸込容量を低減することにより実現される。
【００１５】
更に、場合によってはタービンの入口圧レベルは、タービンの下流側の排気の流れ方向に配置される排気浄化装置、特に煤煙フィルタの反圧によって高められるが、そのためにはタービンの寸法や容積を更に小さくする必要がある。これには、タービンをこのように小型化することで通常は効率が低下するという問題が伴う。しかし、所望の空気−排気の供給を実現するために、ひいては内燃機関の所望のトルク並びに所望の低排出量を実現するために排気ターボチャージャーの圧縮機側の性能要件を満たすには、そのことが必要である。
【００１６】
本発明によるタービンにより、所望の蓄積挙動を実現するために寸法や容積を小さく形成することが可能になる。それによって、高いＥＧＲ率が可能になる。言い換えると、特に大量の排ガスを、タービンに関連する内燃機関の排気側から吸気側に再循環させ、内燃機関により吸い込まれる空気に送ることが可能になり、それによって内燃機関の排出物質、特に酸化窒素及び煤煙の排出物質を低減することができる。
【００１７】
本発明によるタービンにより、特に内燃機関の異なる動作ポイントに効果的に適応できるため、特に効率が高い運転が可能になる。したがって、これは内燃機関の異なる動作ポイントに特に良好に適応できる可変タービンである。実現可能なタービンの高い流量拡張性、並びにその効率特性はその際、タービンハウジングに対して固定され、スパイラルダクトの境界を画する壁又は複数の壁、並びに、下流側に配置されタービンハウジングに対して移動可能なブロック体、特にトングの主要寸法の構成及び設定により決定的に規定される。ブロック体の簡単な基本的機能は、スパイラルダクトの最も狭い流れ断面の少なくとも一部をブロック体の調整領域、特に角度調整領域のできるだけ全体にわたって収容室の周囲で周方向に画定すること、すなわち境界を画することであり、その際、ブロック体は例えばアクチュエータによって調整領域全体にわたって移動される。
【００１８】
本発明によるタービンにより、最も狭い流れ断面、特に収容室側のスパイラルダクトの最も狭い出口断面は、一方ではブロック体の領域、特に先端によって部分的に境界を画され、他方ではタービンハウジングの固定壁の壁領域によって部分的に境界を画され、その際、壁領域は収容室の径方向で収容室に面している。これは有利には、特にブロック体の全ての調整領域により達成される。このことは、最も狭い流れ断面が、タービンハウジングに対して固定され、スパイラルダクトを形成するスパイラルダクトの壁によって画定されず、又は調整領域の極めて僅かな領域内だけで画定されること、すなわち境界を画されることを意味する。
【００１９】
最も狭い流れ断面が、ブロック体の調整領域の不要に大きい範囲で、タービンハウジングに対して固定された壁により境界を画される（又、ブロック体により少なくとも一部が境界を画されない）場合は、ブロック体がブロック体の所定位置から、特に調整角の位置から離れて調整領域内で更に移動しても、タービンの目下の流量には影響しないであろうことを意味している。言い換えると、ブロック体が例えばこの所定位置から離れて更に移動しても、望まれる流量の増加には繋がらないであろう。本発明によるタービンでは、この問題は避けられるので、ある位置、特に調整角からこれとは別の位置、特に調整角に移動すると、少なくとも実質的にタービンの流量変化に常に影響を与える。それによって本発明によるタービンは、特に高い流量拡張性を有し、動的に変化する内燃機関の異なる動作ポイントに特にフレキシブルに適応できる。それは特に、タービンを乗用車に搭載した場合に当てはまるが、それは、その場合、内燃機関、ひいてはタービンが特に過渡的な挙動を有するからである。
【００２０】
したがって、本発明によるタービンによって、乗用車用の内燃機関を過給する利用分野でも好適で有利な走行挙動が生じ、且ついわゆるダウンサイジング原理によって構成された内燃機関の場合も同様であり、内燃機関の排気量は比較的少ないが、性能及びトルクは比較的高い。勿論、本発明によるタービンは商用車の用途にも使用できる。
【００２１】
本発明の特に有利な実施形態では、タービンは、少なくとも１つの流入口を有する更なるハウジング部を含み、ハウジング部は、流入口を経て排気の流入が可能であり、第１のハウジング部が内部に収容され、且つ収容室からの排気流がスパイラルダクト内でスパイラルと流体連通されることを可能にする更なる収容室を有している。この更なるハウジング部により、タービンの排気が先ず収容室に収集され、それによってタービンの、ひいてはタービンに関連する内燃機関の蓄積過給動作が実現可能になる。それによって、排気ターボチャージャーの圧縮機側の前述の高い性能要件がタービンにより満たされることが可能である。収集室として機能する収容室は排気を収集することができ、排気は第１のハウジング部の少なくとも１つのスパイラルダクトを通って流れ、タービンホイールを駆動する前に蓄積されることができる。タービンホイールはシャフトに回動不能に連結され、このシャフトには排気ターボチャージャーの圧縮機の圧縮機ホイールも回動不能に連結されている。
【００２２】
有利には、第１のハウジング部は第２のハウジング部とは別個に形成される要素として形成され、挿入部品として更なるハウジング部に挿入される。それによって、本発明によるタービンの費用対効果が高い製造及び組み立てが可能になる。
【００２３】
本発明の更に有利な実施形態では、少なくとも１つのスパイラルダクトを含むハウジング部、すなわち第１のハウジング部は、内燃機関の排気が貫流する更なるスパイラルダクトを含み、このスパイラルダクトは、収容室に収容されるタービンホイールがそれを経て排気の作用を受ける出口断面を有している。これらの少なくとも２つの双方のスパイラルダクトにより、タービンホイールにそれらを介して空気力学的に好適且つ高い効率で排気が流れることができる複数のセグメントが実現される。これは本発明によるタービンの高い効率と効果的な運転に有利である。
【００２４】
更なるスパイラルダクトの出口断面にも対応するブロック体を割り当てることができ、このブロック体は収容室の周囲で周方向に移動可能であり、このブロック体により更なるスパイラルダクトの出口断面を可変的に調整可能である。この場合も有利には、更なるスパイラルダクトの少なくとも一部の境界を画するハウジング部の壁は、収容室の径方向で更なるブロック体に面する外郭領域を有しており、外郭領域は、収容室の径方向で更なるスパイラルダクトの壁の外郭領域に面する更なるブロック体の外郭領域に少なくとも実質的に一致する対向輪郭として形成され、この対向輪郭により更なるブロック体の外郭の少なくとも一部が径方向に、特に外側に向かって覆われることができるようにされる。有利には、更なるブロック体の外郭領域の巻き角も、更なるスパイラルダクトの壁の外郭領域の巻き角よりも小さい。それによって、前述の利点は、少なくとも２つのスパイラルダクトを有するハウジング部の場合も実現可能である。
【００２５】
少なくとも２つのスパイラルダクトを有する本発明のこの実施形態のハウジング部は、更なるハウジング部の更なる収容室内に配置されるため、少なくとも２つのスパイラルダクトにはこの共通の収容室から排気が供給される。言い換えると、収容室は排気の流れ方向で収容室の流入口からタービンホイールに向かう流入口の下流側で少なくとも２つのスパイラルダクトに分割され、そのためタービンホイールに特に空気力学的に好適且つ効率的に排気が流れることができる。更には、少なくとも２つのスパイラルダクトを有するハウジング部を有するタービンも、それによる利点を伴って蓄積過給動作で動作可能である。
【００２６】
本発明の更に有利な実施形態では、出口断面は収容室の径方向で、特に外側から内側に先細りになるように形成されている。言い換えると、出口断面は径方向でタービンホイールの回転軸方向に向かって先細りになっている。それによって、本発明によるタービンの特に高い流量拡張性が実現される。この手段により、ブロック体の外郭領域の巻き角が壁の外郭領域の巻き角よりも小さく保たれると、ブロック体による出口断面の径方向の絶対的閉塞も最小限になる。
【００２７】
部分スパイラルとも呼ばれるハウジング部のスパイラルダクトの最適な数ＮＴＳを少なくとも実質的に決定するため、有利には、ブロック体の壁の巻き角に直接相関するブロック体の径方向の閉塞を適応させる。その際に、
Ｖ＝ＮＴＳ×φＡＢ、ＺＳ／（２×π）      ・・・・（１）
により得られる相対的な全閉塞率Ｖを、少なくとも概ね３５％（０．３５）未満に保つことが有利である。相対的な全閉塞率Ｖは、ハウジング部のスパイラルダクトの数ＮＴＳ、ブロック体の外郭領域の巻き角φＡＢ、ＺＳ、並びに円周率πの２倍によって得られる。明確に３５％未満の相対的な全閉塞率Ｖが特に有利である。
【００２８】
本発明の更に有利な実施形態では、本発明によるタービンの、特にタービンの最大流量範囲での効率低減の可能性は、いわゆる排気流のための妨害エッジ又は突起エッジを調整可能であることにより得られる。本発明によるタービンは、特に高流量範囲まで極めて高い効率を示し、妨害エッジ又は障害エッジ、及びその結果生じるタービンの回転速度制限のための効率の低減は、極めて良好なタービンの制御性に関して重要なポイントを示し、本発明によるタービンの制御性を向上させる。
【００２９】
この場合、有利には、ブロック体が少なくとも実質的に収容室の周方向に収容室の周囲を越えてその範囲で延びるブロック体の外郭領域の巻き角は、壁の外郭領域の巻き角よりも大きく形成される。言い換えると、ブロック体の巻き角φＬ、Zunge（Zunge＝Tongue）は壁の外郭領域の巻き角φＡＢ、ＺＳ、と下記の関係にある。 
【００３０】
φＬ、Zunge＞φＡＢ、ＴＳ          ・・・・（２）
【００３１】
それによって、最大の出口断面を示す全開位置は、壁又は壁の外郭領域によって覆われ、それでも断面が開口しているブロック体又はブロック体の外郭領域では、妨害エッジ又は突起エッジがあってもブロック体の調整領域の少なくともほぼ全体で実現できる。
【００３２】
本発明によるタービンの最大流量容量に影響を及ぼすために、ブロック体によるスパイラルダクト又は出口断面の最大限の断面積を調整可能であることが役立つ。この最大の断面積又は最大の出口断面は、ブロック体を適切に構成すると共に、スパイラルダクト、特に収容室の径方向でブロック体に面するスパイラルダクトの壁を適切に構成することによっても実質的に決定される。
【００３３】
スパイラルダクトを構成する主要なパラメータは、収容室の径方向で収容室又はブロック体に面する、スパイラルダクトの境界を画するスパイラルダクトの壁の周方向の角度である。タービンの流量容量を大きくするため、特にトングスライダの上部調整領域での上記の角度をできるだけ大きい値に設定して、スライダの開位置で断面積又は出口断面を最大にすることが有利である。
【００３４】
本発明の有利な実施形態では、一方ではスパイラルダクトのらせん状入口断面がそれによって境界を画され、他方では収容室の径方向で収容室とは逆向きの壁によって境界を画される、収容室の径方向で収容室に面する壁に接する第１の接線は、第１の接線と周囲との交叉点が位置する、スパイラルダクトの境界を画する壁の外周側を接線方向に囲む周囲に接する第２の接線と少なくとも概ね４５°の角度をなす。それによって、スパイラルダクトに流入する排気流れの流入角が概ね４５°になり、この角度は流れ方向の下流で壁に沿って概ねコンスタントに形成することができる。
【００３５】
第１のハウジング部が更なるハウジング部に収容されると、収容室を提供する更なるハウジング部は、排気流の流れ角が少なくとも実質的に前記流入角に一致するように形成される。場合によっては、更なるハウジング部は、例えば高い流量を可能にする例えば挿入部品として形成された更なる第１のハウジング部を使用できるように、より大きい流れ角が付与されるように形成される。したがって、要約すると、径方向ではブロック体に面し、ブロックダクトの境界を画するスパイラルダクトの周方向の壁は、周方向に対して少なくとも概ね４５°の角度をなし、この角度は流れ方向に、及び壁内にコンスタントに形成可能である。同様に、壁に沿った排気の流れ方向でこの角度を変更することもできる。
【００３６】
最小の流れ断面、特に最小の出口断面がそこで調整される、ブロック体の開位置から閉位置までのこの角度パターンを構成するには、スパイラルダクトの表面上の、すなわちスパイラルダクトの境界を画する壁の表面上の角度パターンを、大きい値からそれよりも小さい値に設定することが有利である。ブロック体の閉位置の領域では、壁の表面角は周方向に対して例えば１０°から２０°を含む範囲が好適な値であり、それによってタービンの効率的且つ有利な蓄積挙動が得られる。
【００３７】
本発明の更なる実施形態では、ハウジング部が少なくとも２つのスパイラルダクトを有し、スパイラルダクトが互いに非対称に形成されるようにすることができる。それによって、スパイラルダクトが互いに同一に形成されず、タービンホイールの周囲にわたる後流によるタービンホイールのブレード励振の効果と異なる態様で、又、制動的に影響を及ぼすことができる。これらのスパイラルダクトは、例えば、分割比などで異なったものとすることができる。
【００３８】
本発明の更なる実施形態では、外郭領域はそれぞれ弧状に、特に円弧状セグメントとして形成される。そのため製造コストが低く抑えられ、それによって更に、ブロック体が例えば回転軸を中心に揺動することによりブロック体を特に良好に調整可能である。外郭領域が円弧状セグメントとして形成されると、円弧状セグメントのそれぞれの中点は有利にタービンホイールの回転軸上に位置し、この回転軸を中心にブロック体も揺動して出口断面が可変的に調整される。その際に例えば、ブロック体の外郭領域を凹状に、又、壁の外郭領域を凸状に形成してもよい。
【００３９】
本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、図面を参照した下記の好適な実施形態の説明から明らかになる。前述の特徴及び特徴の組み合わせ、並びに以下に図面の説明に記載の、及び／又は図面だけに示す特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれ示された組み合わせだけではなく、本発明の範囲を逸脱することなく別の組み合わせで、又は単独で使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】内燃機関の蓄積過給動作を可能にするトングスライダ・マルチセグメントタービンを含む、排気ガスターボチャージャーで過給される内燃機関の概略図である。
【図２】図１のトングスライダ・マルチセグメントタービンの概略断面図である。
【図３】図２のトングスライダ・マルチセグメントタービンの更なる実施形態の概略断面図である。
【図４】図３のトングスライダ・マルチセグメントタービンの更に有利な実施形態の部分概略断面図である。
【図５】図３及び４のトングスライダ・マルチセグメントタービンの、トングスライダの調整領域での流量パターンを示すグラフである。
【図６】図５のトングスライダ・マルチセグメントタービンの、トングスライダの調整領域での効率パターンを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、６つのシリンダ１２を有する内燃機関１０を示す。内燃機関１０の運転中、内燃機関は矢印１４の方向に空気を吸込み、空気はエアフィルタ１６で濾過され、内燃機関１０に関連するターボチャージャー２２の圧縮機２０内に矢印１８の方向に再び流入する。その際、空気は圧縮機２０により圧縮機ホイール２４で圧縮され、それによって空気は加熱される。このように圧縮され、加熱された空気を冷却するため、空気は更に矢印２６の方向に給気冷却器２８に、且つ更に矢印３０の方向に空気収集室３２に送られ、空気収集室３２を経て矢印３４の方向にシリンダ１２に送られる。吸込まれ、圧縮された空気にシリンダ１２内で燃料が供給され、且つ燃焼され、それによって内燃機関１０のクランクシャフト３６が矢印３８の方向に回転する。したがって、内燃機関１０は、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、又はデイーゼルガソリンエンジンなどの直接噴射式内燃機関である。これまでに、又は以下に記載の実施形態は、例えば燃料噴射式のその他の内燃機関にも容易に応用及び使用できる。
【００４２】
内燃機関１０の吸気側４０に配置された圧縮機２０は、内燃機関１０の所望の性能又はトルクレベルを実現するために内燃機関１０に所望の給気を提供する役割を果たす。それによって、内燃機関１０は排気量、ひいては寸法を小さく構成することができ、それには軽量化、高い比出力、及び少ないＣＯ２排出量が伴う。
【００４３】
シリンダ１２内での燃焼の結果生じる内燃機関１０の排気は、内燃機関１０の排気側４４の排気管４２により先ず排気再循環装置４５に送られ、この排気再循環装置４５により内燃機関１０の排気を排気側４４から吸気側４０に再循環させることができる。そのため、排気再循環装置４５は排気再循環バルブ４６を含み、これによって内燃機関１０の目下の動作ポイントに適応する特定の再循環排気の量を調整可能である。排気は矢印５２の方向に排気再循環冷却器５０へと流れ、これによって排気は、矢印４８の方向に内燃機関１０によって吸込まれる空気に送られる前に冷却される。吸込まれた空気に、再循環された排気がこのように作用することで、内燃機関１０の排出物質、特に酸化窒素及び煤煙の排出量が低減するため、内燃機関１０の燃料消費が低減すると共に排出量も低減する。
【００４４】
更に、排気管４２によって排気を排気ターボチャージャー２２のタービン５４に送ることができ、タービン５４は図２を参照して説明されるように、単流式のいわゆるトングスライダ・マルチセグメントタービンとして形成されている。タービン５４は、内燃機関１０の排気が貫流できる３つのスパイラルダクト５８を有する第１のハウジング部５６を含んでいる。スパイラルダクト５８はそれぞれのらせん状入口断面ＡＳと、それぞれのノズル断面ＡＲとを有している。ハウジング部５６内には、回転軸６２を中心に回転可能なタービン５４のタービンホイール６０が収容されている。
【００４５】
内燃機関１０の排気がそれぞれのらせん状入口断面ＡＳを経てスパイラルダクト５８に流入し、それぞれのノズル断面ＡＲを経てタービンホイール６０に流入することによって、タービンホイール６０は排気により駆動され、回転する。タービンホイール６０は排気ターボチャージャーのシャフト６２と回動不能に連結され、シャフト６２には圧縮機ホイール２４も回動不能に連結されているため、圧縮機ホイール２４はタービンホイール６０のシャフト６２を介して駆動可能である。
【００４６】
タービン５４は又、一方ではトングスライダ６８の形態の３つのブロック体に連結された調整リング６６を含む調整装置６４を含み、各トングスライダ６８はスパイラルダクト５８に割り当てられている。調整リング６６はタービンホイール６０の回転軸(６２)を中心に矢印７０の方向に回転可能であり、それによって、らせん状入口断面ＡＳ及びタービンホイール６０の周囲にわたって周方向に均一に配分されて配置されたノズル断面ＡＲを調整可能である。言い換えると、このことは、ノズル断面ＡＲを狭め、又は閉鎖さえする少なくとも１つの位置と、逆にノズル断面ＡＲを開放する少なくとも１つの位置との間で、トングスライダ６８を調整リング６６の回転により調整可能であることを意味する。調整装置６４により、タービン５４の可変性が生じ、それによって、効率的な、ひいては燃料消費が少なく、排出量が少ない内燃機関１０の運転を実現するために、タービン５４を異なる動作ポイントで内燃機関１０の少なくともほぼ特性フィールド全体にわたって適応させることができる。ノズル断面ＡＲを調整することにより、タービン５４の蓄積挙動又は流量挙動を可変的に調整できる。
【００４７】
タービン５４の複数のセグメントがそれによって形成されるスパイラルダクト５８によって、第１に内燃機関１０の蓄積過給動作が可能である。内燃機関１０の蓄積過給動作を可能にするため、タービン５４はコレクタハウジング７２を含み、これによってコレクタハウジング７２により周囲に対して気密に密閉される、スパイラルダクト５８と共通の、内部にハウジング部５６が収容される収容室７４が形成され、その際、コレクタハウジング７２は、軸受装置の側、ひいては圧縮機ホイール２４に面する側で、及び／又はこれと対向する側で、すなわちタービン出口側でハウジング部５６を囲むことができる。コレクタハウジング７２は、排気管４２を経て矢印７８の方向に排気が流入可能であり、排気を再び収容室７４に誘導する入口ダクト７６を有している。図２に示されるように、入口ダクト７６は矢印７８で示す排気の流れ方向に先細りになっている。入口ダクト７６を経て収容室７４内に送り込まれる排気は先ず収容室７４内に収集され、スパイラルダクト５８を通ってタービンホイール６０へと流れることができる。その際、排気の混合及び収集は、ハウジング部５６の上流側の排気管４２を通る排気の流れ方向で行われる。
【００４８】
スパイラルダクト５８は、それぞれのらせん状入口断面ＡＳの上流側に少なくとも実質的にトランペット形の入口ダクト８０を有しており、この入口ダクト８０を経て排気がスパイラルダクト５８に流入することができる。タービン５４は高い可変性を有し、そのため異なる蓄積挙動を、ひいては異なるＥＧＲ率を実現できる。このことにより同様に、高い効率又はトルク要件を満たすため、内燃機関１０の所定の給気を実現可能になる。更に、タービン５４は少数の部品しか有しておらず、そのため低コストと高い動作信頼性が伴う。
【００４９】
基本的に、タービン５４の構成と類似する複流タービンを実施することも可能であり、この場合は、ハウジング部５６の近傍のタービンホイール６０の回転軸６２に沿って、少なくとも２つのスパイラルダクトを有する、例えばハウジング部５６の形態の更なるハウジング部が配置され、このハウジング部は、コレクタハウジング７２と同様に形成された更なるハウジング部により収容室７４と同様に形成された収容室に収容される。したがって、収集室は並列に配置され、互いに気密に分離される。この場合、並列に連結された２つのハウジング部５６が備えられ、これらのハウジング部５６はそれぞれ所定の蓄積効果を有し、且つ、内燃機関１０のシリンダ１２のシリンダ群が例えばマニホールドにより分離されていれば、互いに気密にされた２つの収集室への一定の蓄積過給がなされ、それによって調整装置６４と同様の両側の調整装置、及び対応するトングスライダ６８により可変的な準複流式パルスタービンが実現され、これも使用目的に応じて非対称の蓄積挙動をもたらすことができる。
【００５０】
その場合、タービン５４の調整装置６４は、タービン５４を内燃機関１０のまさに目下の動作ポイントに適応させるために調整装置６４を調整する内燃機関１０の制御装置８２によって制御又は調整される。
【００５１】
排気が流入し、タービンホイール６０を駆動させた後、排気はタービン出口を経て矢印８８の方向にタービン５４から流出し、例えば触媒、特に酸化窒素触媒、並びに場合によっては粒子フィルタを含む排気後処理装置９０を貫流し、その後、排気は浄化されて矢印９２の方向に大気中へと流出する。
【００５２】
図３は、図２のタービンの代替実施形態を示し、図３のタービン５４も内燃機関１０で使用できる。図３では、タービンホイール６０は明解にするため特に概略的に示されている。図３のタービン５４のタービンホイール６０も、回転軸６２を中心に矢印７１の方向に回転可能にハウジング部５６の収容室９４に収容されている。
【００５３】
図３には、内燃機関１０の排気が貫流し、排気がタービンホイール６０に作用するためにそれを経て収容室９４に流入可能なハウジング部５６のスパイラルダクト５８が示されている。タービンホイール６０の矢印７０で示す周方向の周囲に制御ダクト５８と同様の複数のスパイラルダクトが配分されて配置されることが分かり、スパイラルダクト５８は同一であり、すなわち互いに対称に形成可能であり、又は互いに非対称に形成可能である。
【００５４】
図３から分かるように、図３に示すタービン５４は、特にスパイラルダクト５８（又は複数のスパイラルダクト５８）により境界を画される壁９６及び９８の構成に関して、並びにトングスライダ６８の構成に関して、図２のタービン５４と異なっている。図４には、壁（１つ又は複数）９６又は９８が、収容室９４の周方向に収容室９４の周囲を越えてその範囲で延びる巻き角φＴＳが示されている。図３には、トングスライダ６８の３つの異なる位置が示されており、トングスライダ６８が位置１、２、３などの異なる位置に移動するため、異なる調整角εに調整される。例えば、壁９８の先端１００を基点に、トングスライダ６８がタービンホイール６０の矢印７１で示す回転方向に回転すると、トングスライダ６８の調整角εは、拡大する。
【００５５】
スパイラルダクト５８の一部の境界を画する壁９６及び９８はそれぞれ、収容室の径方向に矢印１０２の方向にそれぞれトングスライダ６８に面する外郭領域１０４を有し、この外郭領域１０４は少なくとも実質的に円弧状に形成され、シリンダセグメントと呼ばれる。その理由は、図３に示すように、矢印７０で示す周方向に回転軸６２上に位置する中点を中心に外郭領域１０４が接する円周１０６を描くことができるからである。言い換えると、外郭領域１０４は、回転軸６２上に位置する中点を有する円の円弧セグメントである。外郭領域１０４は凹状に形成されている。
【００５６】
これと同様に、トングスライダ６８もそれぞれ、収容室９４の矢印１０２で示す径方向で壁９６及び９８のそれぞれの外郭領域１０４に面する外郭領域１０８を有している。外郭領域１０８も少なくとも実質的に円弧状に形成され、同様にシリンダセグメントと呼ばれる。外郭領域１０８も円周１０６の円弧セグメントである。このことから、外郭領域１０４はそれぞれの外郭領域１０８に対応し、特に少なくとも実質的に相反形の対向輪郭として形成されることが明らかであり、それによってトングスライダの６８の外郭領域１０８は、矢印１０２で示す径方向で概ね覆われることができる。
【００５７】
図３には、トングスライダ６８の外郭領域１０８の巻き角φＡＢ，ＺＳ、並びに壁９６（又は９８）の外郭領域１０４の巻き角φＡＢ，ＴＳが示されている。明解にするため、巻き角φＡＢ，ＺＳ及びφＡＢ，ＴＳはトングスライダ６８及び壁９６についてだけ示されている。トングスライダ６８及び壁９６について示した巻き角は、別のトングスライダ６８及び壁９６、並びにハウジング部５６の更なる壁にも同様に当てはまることは明らかである。
【００５８】
外郭領域１０８の巻き角φＡＢ，ＺＳは、壁９６（又は９８）の外郭領域１０４の巻き角φＡＢ，ＴＳよりも小さく形成されており、それによってタービン５４の高流量範囲にトングスライダ６８の調整角範囲が生じ、この範囲内で図３に示す巻き角φＬ，Zungeにわたって延びるトングスライダ６８は、トングスライダ６８の後縁１１０から先端１１２に至るまで、矢印１０２で示す径方向でハウジング部５６に対して、及びハウジング部７２に対して一部、又は場合によっては全体が固定された壁９６及び９８の外郭領域（１０４）によって一部、又は場合によっては全体が外側に向かって覆われ、それでもなお、壁９６及び９８の表面、ひいては外郭を適切に構成すると、タービン５４の最も狭い流れ断面を少なくとも実質的に画定することができる。
【００５９】
タービン５４の最も狭い流れ断面が、トングスライダがその範囲にわたって第１の終端位置から更に別の終端位置まで移動可能なトングスライダ６８の少なくともほぼ全調整角範囲にわたって少なくとも部分的にトングスライダ６８により画定されれば有利である。したがって、最も狭い流れ断面は、少なくとも実質的に全調整角範囲にわたって、移動可能なトングスライダ６８の先端１１２と、壁９６及び９８の外郭領域１１４との間で境界を画されるものとする。明解にするため、外郭領域１１４は、図３には壁９６についてだけ示されており、外郭領域１１４は径方向外側でスパイラルダクト５８の境界を画し、且つ収容室９４及びトングスライダ６８とは逆向きの壁９６（又は９８）の外郭領域１１６とは反対に、径方向で収容室９４とトングスライダ６８とにそれぞれ面している。
【００６０】
図５及び６を概観すると、トングスライダ６８は位置１で、トングスライダ６８が先端１１２と外郭領域１１４との間で少なくともほぼ最小の流れ断面ＡＺＳ、ｍｉｎを設定することで、少なくともほぼ最小の流量パラメータφｍｉｎを生じることが分かる。
【００６１】
ハウジング部５６に対して移動不能な先端１００が、トングスライダ６８の特定の調整角εから離れてタービン５４の最も狭い流れ断面を構成し、それにより上記の当該の調整角εから調整角εを更に縮小した場合に、タービン５４の流量拡張性、又はトングスライダ６８の機能がタービン５４の所望の流量高さに及ぼす作用が変化することは望ましくない。言い換えると、この当該の調整角εが調整角範囲内で、最大の流れ断面を実現するためにトングスライダ６８をそこまで移動させることのできる最終位置より前の１つの望ましくない遠い位置にあると、トングスライダ６８はこの当該の調整角εから最終位置まで望ましくなく遠くに移動し、最も狭い流れ断面は固定壁９６及び９８により形成されるので、この移動はもはや流量の増大に影響を及ぼさないであろう。このような流れ断面は図３にＡＴＳで示されている。
【００６２】
図３のタービン５４によって、タービン５４の最も狭い流れ断面が、トングスライダ６８の調整角範囲の少なくともほぼ全体でトングスライダ６８により部分的に境界を画され、又は、タービン５４の最も狭い流れ断面がそこで固定壁９６及び９８により形成される調整角εが、トングスライダ６８の最終位置の極めて近傍に位置することが可能であり、最終位置とは例えば、トングスライダ６８の最小限の調整角εが調整される図３に示される位置である。
【００６３】
このことは図５及び６からも分かる。図５は、横軸１２０にトングスライダ６８の調整角εが記入され、縦軸１２２には流量パラメータφが記入されているグラフ１１８を示している。流量パラメータφは、タービン５４を貫流する排気の質量流量、並びにタービンの前の（上流側の）流れ方向での温度Ｔ３ｔ及び圧力Ｐ３ｔから得られ、タービン圧力比ＴＴｔ−ｓは一定である。
【００６４】
トングスライダ６８が調整角範囲全体εｇｅｓにわたって１つの最終位置から別の最終位置に移動すると、グラフ１１８に記載の流量パラメータφの曲線１２４が得られる。グラフ１１８では、タービン５４の最大限の、且つ調整可能な流量パラメータφｍａｘ、並びに最小限の流量パラメータφｍｉｎが示されている。トングスライダ６８のこれらの最終位置の１つは、壁９８の先端１００に対して負の調整角εに調整される位置である。グラフ１１８から分かるように、最大限の流量パラメータφｍａｘは最終位置として形成された位置３に極めて近傍の、その前方に位置する。同様に図５から分かるように、最小限の流量パラメータφｍｉｎは、トングスライダ６８を更に別の最終位置に移動させることにより調整可能であり、したがって最小限の流量パラメータφｍｉｎは、なお調整角範囲εｇｅｓ内にある。このことは、流量パラメータφは、トングスライダ６８の移動によって調整角範囲のほぼ全体εｇｅｓに、最適には調整角範囲の全体εｇｅｓで影響され得ることを意味する。したがって、タービン５４を内燃機関１０の異なる動作ポイントで特に良好に適応させることができる。
【００６５】
図５から分かるように、少なくともほぼ最小限の流れ断面ＡＺＳ、ｍｉｎに調整されるトングスライダ６８の位置１では、比較的高い効率ηｔ−ｓが得られる。これに対してより大きい流れ断面ＡＺＳに調整されるトングスライダ６８の位置２では、それよりも更に高い効率ηｔ−ｓが得られる。位置１と比較して同様に比較的大きい流れ断面が得られるトングスライダ６８の最終位置３では、位置１及び２よりもタービン５４の効率ηｔ−ｓは低くなる。
【００６６】
図６は、横軸１２８に再び調整角範囲εが記入されている更なるグラフ１２６を示している。グラフ１２６の縦軸１３０にはタービン５４の効率ηｔ−ｓが記入されている。トングスライダ６８をその調整角範囲εｇｅｓで移動すると、効率ηｔ−ｓの曲線１３２が得られる。グラフ１１８の場合と同様に、グラフ１２６の場合もトングスライダ６８の位置１、２及び３が記入され、関連する流量パラメータφ及び効率ηｔ−ｓが分かる。
【００６７】
排気がそれを経て収容室９４内に流入するスパイラルダクト５８（又は複数のスパイラルダクト５８）の移動可能な、又は調整可能な環状ノズル１３４が、環状ノズル１３４の少なくとも幅に関して、すなわち矢印７０で示される収容室９４の周方向で収容室を越えた環状ノズル１３４の延長部に関して矢印１０２に示す径方向に回転軸６２に向かって先細になっていれば、トングスライダ６８の位置２から調整角εを更に小さくすることで、更に高い流量範囲がもたらされる。
【００６８】
トングスライダ６８は、矢印７１で示す回転方向に関して後方の、先端１１２とは対向するエッジ１１０を有しており、このエッジ１１０は妨害エッジ又は障害エッジとも呼ばれ、これによって位置２を越える位置３の方向の最高の流量範囲での効率低減が可能になる。トングスライダタービンとして形成されたタービン５４は、高流量範囲内まで高い効率ηｔ−ｓを示し、そこでエッジ１１０は、タービン５４の回転速度制限のための安全オプション、並びにタービン５４の極めて良好な制御性に関する重要ポイントをもたらす。
【００６９】
その際、巻き角φＬ、Zungeは、巻き角φＡＢ、ＴＳに対して下記のように設定される。
【００７０】
φＬ、Zunge＞φＡＢ、ＴＳ          ・・・・（３）
【００７１】
それによって、調整角範囲εｇｅｓの少なくともほぼ全体で、壁９６（又は複数の壁９８）で覆われ、断面が開かれたトングスライダ６８（位置３）でも、エッジ１１０によってトングスライダ６８の完全な開位置（位置３）を実現できる。
【００７２】
位置１から調整角εが更に拡大されると、移動可能なトングスライダ６８又は移動可能なトングスライダ６８は、次第に（ノズル１３４内の）スパイラルダクト５８の出口領域内に入り、スロットル要素として損失形成の増大をもたらし、場合によっては、トングスライダ６８の方向への断面の開放により、タービンの流量容量が最小の流量パラメータφｍｉｎよりもやや増大する。一般に、この場合はオプションとして最小の流量パラメータφｍｉｎの代わりに、調整角範囲をタービン５４の最大限の圧力蓄積容量に限定する。
【００７３】
これまでの記述から明らかなように、タービン５４の最大限の流量容量に影響を及ぼすには最大限の流れ断面ＡＺＳの調整が役立つ。流れ断面ＡＺＳ又は対応する断面積は、トングスライダ６８の構成と共に、スパイラルダクト５８の構成によって、特に外郭領域１１４の構成によって決定される。スパイラルダクト５８又は複数のスパイラルダクト５８を構成する主要なパラメータは、径方向外側でスパイラルダクト５８の境界を画する矢印７０で示す周方向向きの壁９６（又は壁９８）の外郭領域１１４の、図３に示す角度αＳである。言い換えると、角度αＳは、外郭領域１１４又はこれに付与された接線が円周１０６、又は円周１０６の対応する接線との間になす角度である。
【００７４】
タービン５４の特に高い流量容量を得るため、角度αＳは有利には、トングスライダ６８の開位置（位置３）で流れ断面ＡＺＳを最大にするために、トングスライダ６８の上部調整角範囲でできるだけ大きい値に設定される。
【００７５】
図４は、少なくとも概ね４５°である流入角αＳｅを示している。角αＳｅは、２本の接線１３８及び１４０で囲まれている。接線１３８は、一方では流れ断面ＡＴＳの一部がそれにより境界を画されている壁９６の外郭領域１１４に対する接線である。他方では、流れ断面ＡＴＳは壁９８の外郭領域１１６によって境界を画されている。接線１４０は、円周１０６’と同心に延び、壁９６を径方向の外周側で接線方向に囲む円周１０６の接線である。接線１４０上には接線１３８と円周１０６’との交点１４２がある。
【００７６】
スパイラルダクト５８を通る排気の矢印１４４が示す流れ方向の、壁９６の外郭領域１１４に沿ったこの角度αＳｅから始まって、４５°以外の角度でもよい流入角αＳｅは少なくとも実質的に一定に留まり、一方、図４に示すように壁９６で変化する。
【００７７】
有利には、スパイラルダクト５８を囲むハウジング部７２は、排気の流れ角が流入角αＳｅに少なくとも実質的に対応し、又は場合によっては、コレクタハウジング７２を有する流量がより大きいハウジング部５６を使用できるように、より大きい排気の流入角に達するような構成及び寸法にされる。
【００７８】
流入角αＳｅから始まって、トングスライダ６８の開位置から閉位置までの角度αｓのパターンを構成するため、外郭領域の排気の流れ方向での角度パターンは、図４に示す外郭領域１１４から明らかであるように高い値から低い値になることが有利である。閉位置として形成されたトングスライダ６８の位置１の領域では、外郭領域１１４の角度αｓは周方向に向かって例えば１０°以上２０°以下の範囲でタービン５４の好適な効率（ηｔ−ｓ）が生じる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−６】
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【国際調査報告】
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2013543081.tif 000009
2013543081.tif 000010
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