FÜR EINEN ABGASTURBOLADER

Die Erfindung betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die DE 43 30 487 C1 offenbart eine Turbine für einen Abgasturbolader, mit einem

Turbinengehäuse. Das Turbinengehäuse weist einen Aufnahmeraum und wenigstens einen von Abgas durchströmbaren Zuführkanal auf. In dem Aufnahmeraum ist ein Turbinenrad der Turbine um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar aufgenommen. Mittels des Zuführkanals wird das Abgas dem Turbinenrad zugeführt. Dabei wird das Abgas mittels des Zuführkanals zumindest teilweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zugeführt. Mit anderen Worten weist die Strömungsrichtung des Abgases durch den Zuführkanal in Richtung des Turbinenrads sowohl eine Komponente in radialer Richtung als auch eine Komponente in axialer Richtung auf.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Turbine noch effizienter betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Turbine für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Turbine umfasst ein in axialer Richtung zwischen wenigstens zwei Stellungen relativ zu dem Turbinengehäuse verschiebbares Verstellelement, welches in wenigstens einer der Stellungen in dem Zuführkanal angeordnet ist und mittels welchem ein von Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt des Zuführkanals einstellbar ist. Mittels des axial verschiebbaren und in dem Zuführkanal angeordneten Verstellelements können infolge des Einstellens des Strömungsquerschnitts der Massenstrom des durch den Zuführkanal und damit des durch die Turbine strömenden Abgases sowie der Abgasgegendruck variabel und bedarfsgerecht eingestellt werden. Das Abgas ist beispielsweise das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.

Relativ zum Turbinengehäuse verstellbare und in dem Zuführkanal angeordnete

Leitschaufeln sind zum Einstellen des Massenstroms und des Abgasgegendrucks nicht vorgesehen. Relativ zum Turbinengehäuse bewegbare, insbesondere um eine Drehachse drehbare Leitschaufeln, erfordern prinzipbedingt einen jeweiligen Funktionsspalt, um ein Verklemmen und/oder anderweitige Fehlfunktionen zu vermeiden und ihre

Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Aus den Funktionsspalten resultieren sogenannte Sekundärströmungsverluste, welche den Wirkungsgrad und damit den effizienten Betrieb der Turbine beeinträchtigen.

Bei der erfindungsgemäßen Turbine können nun derartige Sekundärströmungsverluste vermieden oder zumindest sehr gering gehalten werden, woraus ein besonders effizienter und wirkungsgradgünstiger Betrieb der Turbine resultiert.

Auch relativ zum Turbinengehäuse feste bzw. unbewegbare und in dem Zuführkanal angeordnete Leitschaufeln zum Ableiten bzw. Umlenken des Abgases sind bei der erfindungsgemäßen Turbine nicht vonnöten und nicht vorgesehen. Das Umlenken bzw. Ableiten des Abgases, so dass das Abgas das Turbinenrad strömungsgünstig und somit effizient anströmt, erfolgt insbesondere mittels des Zuführkanals und des

Verstellelements, so dass das Abgas das Turbinenrad schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung anströmt.

Mit sukzessivem Schließen bzw. Verkleinern des Strömungsquerschnitts mittels des Verstellelements wird das Abgas mehr und mehr in axialer Richtung abgeleitet bzw.

umgelenkt. Umgekehrt wird mit sukzessivem Vergrößern des Strömungsquerschnitts das Abgas weniger stark in axialer Richtung umgelenkt und weist hinsichtlich seiner

Strömungsrichtung eine ausgeprägtere, radiale Komponente auf als bei demgegenüber verkleinertem Strömungsquerschnitt. Mit anderen Worten ist die Strömungsrichtung mit Hilfe des Verstellelements in ihrer axialen Richtung variierbar. Demzufolge ändert sich in jeder Stellposition des Verstellelements ebenfalls die radiale Komponente.

Darüber hinaus weist das axial verschiebbare Verstellelement eine geringe Komplexität auf, was zu einer hohen Funktionserfüllungssicherheit auch bei einer hohen Lebensdauer mit hohen Abgastemperaturen führt. Des Weiteren ist das axial verschiebbare Verstellelement zeit- und kostengünstig herstellbar und mit nur geringem Aufwand in axialer Richtung verschiebbar.

Infolge der Einstellbarkeit des Strömungsquerschnittes kann die erfindungsgemäße Turbine auch effizient an unterschiedliche Massenströme des Abgases angepasst werden. Somit ist die erfindungsgemäße Turbine sowohl bei hohen

Abgasmassenströmen als auch bei demgegenüber geringeren Abgasmassenströmen effizient betreibbar und weist einen hohen Durchsatzparameter bzw. eine sehr hohe Durchsatzspreizung sowie einen sehr breiten Expansionsverhältnisbereich auf.

Das Turbinengehäuse weist zumindest eine den Zuführkanal wenigstens bereichsweise begrenzende und zumindest bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Wandung zum Zuführen des Abgases schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung zum Turbinenrad auf. Ferner weist das Verstellelement eine der Wandung zugewandte und wenigstens bereichsweise schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verlaufende Stirnseite auf, welche vorzugsweise hinsichtlich ihrer Außenkontur zumindest im Wesentlichen mit der

Außenkontur der Wandung korrespondiert bzw. komplementär ausgebildet ist. Dabei ist der einstellbare Strömungsquerschnitt in wenigstens einer der Stellungen wenigstens bereichsweise einerseits von der Wandung und andererseits von der Stirnseite begrenzt. Dadurch ist eine besonders strömungsgünstige Zuführung des Abgases zum Turbinenrad auf einfache, kostengünstige Weise realisiert, ohne dass relativ zum Turbinengehäuse bewegbare Kinematiken oder Mechanismen, welche Funktionsspalte erfordern würden, vorgesehen und vonnöten sind. Damit einher gehen geringe Kosten sowie ein besonders effizienter Betrieb der erfindungsgemäßen Turbine.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mittels des Verschiebens des Verstellelements in axialer Richtung wenigstens ein Umgehungskanal der Turbine fluidisch freigebbar und fluidisch versperrbar. Über den Umgehungskanal ist das

Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases zu umgehen. Mit anderen Worten kann das Abgas - wenn der Umgehungskanal mittels des Verstellelements fluidisch freigegeben ist - durch den Umgehungskanal strömen und dadurch das Turbinenrad, ohne das Turbinenrad anzutreiben umgehen. Dazu wird beispielsweise das Abgas zumindest teilweise von stromauf des Turbinenrads insbesondere aus dem Zuführkanal abgezweigt und stromab des Turbinenrads in einen Turbinenaustritt eingeleitet. Das Verstellelement stellt somit zusätzlich zur Einstellbarkeit des Strömungsquerschnittes eine Umgehungsfunktionalität, eine sogenannte Blow-By-Funktionalität, bereit, mittels welcher die Turbine und damit ein die Turbine umfassender Abgasturbolader besonders effizient unter Vermeidung einer Überlast betreibbar sind. Dies bedeutet, dass mittels des Verstellelements die Ableitung bzw. Umlenkung des Abgases einstellbar, die Blow-By- Funktionalität bereitstellbar sowie der Massenstrom des Abgases durch die Turbine einstellbar ist. Das Verstellelement weist somit eine sehr hohe Funktionsintegration auf, was die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten der erfindungsgemäßen Turbine gering hält. Die genannten, zahlreichen Funktionen können dabei mittels lediglich eines

Stellglieds realisiert werden, mittels welchem das Verstellelement in axialer Richtung relativ zum Turbinengehäuse verstellbar ist. Jeweilige, separate Stellglieder zur

Realisierung der genannten Funktionalitäten sind nicht vorgesehen und nicht vonnöten.

Aufgrund der Realisierung der Blow-By-Funktionalität kann die Turbine insbesondere hinsichtlich ihres Betriebs in relativ geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine und somit bei relativ geringen Massenströmen des Abgases optimiert und gleichzeitig beim Betrieb bei demgegenüber hohen Massenströmen vor einer Überlast geschützt werden, da insbesondere bei sehr hohen Massenströmen des Abgases zumindest ein Teil des Abgases am Turbinenrad über den fluidisch

freigegebenen Umgehungskanal vorbeigeleitet werden kann.

Zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs der Turbine ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Turbinenrad wenigstens eine Anströmkante aufweist, über welche das Turbinenrad von dem den Strömungsquerschnitt

durchströmenden Abgas anströmbar ist. Dabei weist die Anströmkante wenigstens einen Längenbereich auf, der in einer Ebene, welche sich zwischen der Axialrichtung und der Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet ist, und bezüglich der Axialrichtung einen von 0 Grad verschiedenen ersten Winkel aufweist. Mit Hilfe der in dieser Ausführungsform ausgebildeten Anströmkante ist die Axialströmung aufnehmbar so dass eine verlustarme Gesamtanströmung des Turbinenrades realisierbar ist. In Zusammenwirkung mit dem Verstellelement ist es nun möglich die Axialkomponente der Anströmung derart veränderbar zu gestalten dass über den gesamten Betriebsbereich des Abgasturboladers ein optimierter, das heißt bzgl. des Standes der Technik erhöhter Turbinenwirkungsgrad erzielbar ist.

Vorzugsweise liegt der erste Winkel in einem Bereich von einschließlich -45 Grad bis einschließlich +45 Grad. Dadurch wird das Turbinenrad über die Anströmkante von dem schräg zur radialen Richtung und schräg zur axialen Richtung dem Turbinenrad zugeführten Abgas besonders strömungsgünstig angeströmt, was dem effizienten Betrieb der Turbine zu Gute kommt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt der Längenbereich mit der Drehachse des Turbinenrads einen von 0 Grad unterschiedlichen, zweiten Winkel ein. Der zweite Winkel kann sich dabei auf eine gedachte Ebene beziehen, auf welche der zweite Winkel projiziert wird. Mit anderen Worten kann der Längenbereich ausgehend von einem Radrücken des Turbinenrads in axialer Richtung hin zum Turbinenaustritt von radial innen nach radial außen oder von radial außen nach radial innen verlaufen.

Die Einstellung des ersten Winkels und des zweiten Winkels durch die entsprechende Gestaltung des Längenbereichs stellen jeweilige Freiheitsgrade dar, um das Turbinenrad und somit die Turbine an unterschiedliche Strömungsbedingungen bedarfsgerecht anzupassen.

Der Längenbereich der Anströmkante kann dabei zumindest bereichsweise bogenförmig oder gerade verlaufen, wodurch Strömungsbedingungen für das Abgas eingestellt werden können.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung schließt sich an den Längenbereich der

Anströmkante wenigstens ein weiterer Längenbereich der Anströmkante an, welcher sich zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse erstreckt. Über den weiteren

Längenbereich kann das Turbinenrad insbesondere zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung besonders strömungsgünstig von dem Abgas angeströmt werden, was dem besonders effizienten Betrieb der Turbine zuträglich ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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.

Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Turbine eines Abgasturboladers für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem verschiebbaren Verstellelement, welches in eine erste Stellung eingestellt ist;

Fig. 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der

Turbine gemäß Fig. 1 , wobei das Verstellelement in eine zweite Stellung eingestellt ist;

Fig. 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der

Turbine gemäß den Fig. 1 und 2, wobei das Verstellelement in eine dritte Stellung eingestellt ist;

Fig. 4 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der

Turbine gemäß den Fig. 1 bis 3, wobei das Verstellelement in eine vierte Stellung eingestellt ist;

Fig. 5a-c jeweils ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht von jeweiligen

Ausführungsformen des Verstellelements gemäß den Fig. 1 bis 4;

Fig. 6a und b jeweils ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht von

Ausführungsformen des Verstellelements gemäß den Fig. 1 bis 5c;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines

Turbinenrads der Turbine gemäß den Fig. 1 bis 4, ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß Fig.1 mit einem Verstellelement in einer ersten Variante;

Fig. 9 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der

Turbine gemäß Fig. 8, wobei das Verstellelement in eine zweite Stellung eingestellt ist; Fig. 10 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht der Turbine gemäß den Fig. 8 und 9, wobei das Verstellelement in eine dritte Stellung eingestellt ist und

Fig. 11 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Turbine

gemäß Fig.1 mit einem Verstellelement in einer zweiten Variante.

Die Fig. 1 zeigt eine Turbine 10 eines Abgasturboladers für eine beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine insbesondere eines Kraftwagens. Die Turbine 10 umfasst ein Turbinengehäuse 2, welches einen Aufnahmeraum 14 umfasst. In dem Aufnahmeraum 14 ist ein Turbinenrad 16 der Turbine 10 zumindest bereichsweise aufgenommen. Das Turbinenrad 16 ist um eine Drehachse 18 relativ zu dem Turbinengehäuse 12 drehbar.

Das Turbinengehäuse 12 weist auch einen Zuführkanal 20 auf, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Der Zuführkanal 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads 16 über dessen Umfang und ist beispielsweise zumindest im Wesentlichen spiralförmig ausgebildet. Der Zuführkanal 20 wird auch als Volute bezeichnet. Zum besseren Verständnis sei eine virtuelle Ebene angenommen, welcher senkrecht zur Drehachse 18 des Turbinenrades 16 ausgebildet ist.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist das Turbinengehäuse 12 eine den Zuführkanal 20 wenigstens bereichsweise begrenzende, zur virtuellen Ebene geneigt verlaufende Wandung 22 auf. Mittels der Wandung 22 wird das den Zuführkanal 20 durchströmende Abgas abgeleitet bzw. umgelenkt dem Turbinenrad 16 zugeführt. Mit anderen Worten strömt das Abgas das Turbinenrad 16 an, unter einem bestimmten Winkel, einem Winkel a, welcher zwischen der virtuellen Ebene und der Strömung ausgebildet ist. Das das Turbinenrad 16 anströmende Abgas weist hinsichtlich seiner Strömungsrichtung zusätzlich zu der üblichen radialen Komponente und Umfangskomponente eine axiale Komponente auf. Je größer der Winkel α ist, desto größer ist der Anteil der axialen Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases zum Turbinenrad 16.

Die Turbine 10 umfasst auch ein in axialer Richtung der Turbine 10, d.h. zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 18 verschiebbares Verstellelement 24, welches zumindest im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. Das Verstellelement 24 ist dabei zwischen einer in der Fig. 1 gezeigten ersten Endstellung und einer in der Fig. 4 gezeigten, zweiten Endstellung relativ zum Turbinengehäuse in axialer Richtung translatorisch verschiebbar. Die Endstellungen begrenzen einen Verstellbereich des Verstellelements 24, wobei die Endstellungen zu dem Verstellbereich gehören. Das Verstellelement 24 ist in dem Verstellbereich stufenweise oder zumindest im

Wesentlichen kontinuierlich verstellbar. Vorliegend sind in den Fig. 2 und 3 zwei weitere Stellungen des Verstellelements 24 gezeigt, welche im Verstellbereich zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung liegen.

In der in der Fig. 1 gezeigten, ersten Endstellung ist das Verstellelement 24

bereichsweise in dem Zuführkanal 20 angeordnet. Das Verstellelement 24 weist eine der Wandung 22 zugewandte Stirnseite 26 auf, welche hinsichtlich ihrer Außenkontur zumindest im Wesentlichen komplementär zur Außenkontur der Wandung 22 ausgebildet ist und somit ebenso schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung verläuft.

In der ersten Endstellung ist ein von dem den Zuführkanal 20 durchströmenden Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt b3 einerseits von der Wandung 22 und andererseits von der Stirnseite 26 begrenzt. Wie in Zusammenschau der Fig. 1 bis 4 erkennbar ist, kann der Strömungsquerschnitt b3 mittels Verschiebens des

Verstellelements 24 variabel eingestellt werden. In der ersten Endstellung gemäß Fig. 1 ist der Strömungsquerschnitt b3 maximal verengt bzw. auf seinen kleinstmöglichen Wert eingestellt, weswegen die erste Endstellung auch als Schließposition oder als 0 %- Stellung des Verstellelements 24 bezeichnet wird.

Mittels Verschiebens des Verstellelements 24 kann der Massenstrom des Abgases durch die Turbine 10 und somit der Abgasgegendruck variabel eingestellt werden. Ferner ist es möglich, mittels Verschiebens des Verstellelements 24 auch die Ableitung bzw. das Umlenken des Abgases und somit die axiale Komponente seiner Strömungsrichtung, d.h. den Winkel a, einzustellen. In der Schließstellung weist der Winkel a seinen maximal möglichen Wert auf.

Wird das Verstellelement 24 aus der Schließstellung in Richtung seiner zweiten

Endstellung und somit sukzessive aus dem Zuführkanal 20 verschoben, so wird dadurch die Umlenkung des Abgases in axialer Richtung und somit die axiale Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases, d.h. der Winkel a, verkleinert sowie der

Strömungsquerschnitt b3 vergrößert. Die radiale Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases nimmt zu. In den in dem Zuführkanal 20 zumindest bereichsweise angeordneten Stellungen des Verstellelements 24 bilden bzw. begrenzen die Wandung 22 die Stirnseite 26 eine die Umfangsrichtung umlaufende und zumindest im Wesentlichen ringförmige Düse 28, über welche das Abgas das Turbinenrad 16 anströmt und welche den Strömungsquerschnitt b3 aufweist.

In der Schließstellung ist der Strömungsquerschnitt b3 größer als 0. Dies bedeutet, dass die Düse 28 auch in der Schließstellung nicht vollständig geschlossen ist und auch in der Schließstellung des Verstellelements 24 Abgas das Turbinenrad 16 anströmen kann.

Zur Vermeidung von unerwünschten Leckagen ist ein Dichtungselement 30,

beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen, welcher einerseits in einer Nut 32 der Turbine 10 aufgenommen ist und andererseits am Verstellelement 24 anliegt. Dadurch ist das Verstellelement 24 gegen das Turbinengehäuse 12 abgedichtet.

Bei der Turbine 10 wird die Einstellung der axialen Strömungsrichtung, d.h. der axialen Komponente an der Strömungsrichtung des Abgases genutzt, um Verluste insbesondere in geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden oder zumindest gering zu halten. Das Verschieben des Verstellelements 24 in den Zuführkanal 20 verringert nicht nur den Strömungsquerschnitt b3, sondern reduziert auch sukzessive ein Verhältnis A/r, wobei A einen Umfangsströmungsquerschnitt des Zuführkanals 20 in Umfangsrichtung und r den Abstand des Flächenschwerpunkts des Umfangsströmungsquerschnitts A von der Drehachse 18 bezeichnet. Eine sukzessive Reduzierung des Verhältnisses A/r und damit des Strömungsquerschnitts b3 sorgt für eine Änderung der Strömungsrichtung sowohl in radialer Richtung als auch in

Umfangsrichtung.

Wie der Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, weist die Laufradschaufel des Turbinenrades 16 eine Anströmkante 34 auf, über welche das Turbinenrad 16 von dem den Zuführkanal 20 durchströmenden Abgas anströmbar ist. Bezogen auf die axiale Richtung weist die Anströmkante 34 einen ersten Längenbereich 36 und einen sich in axialer Richtung daran anschließenden, zweiten Längenbereich 38 auf, welche zueinander geneigt ausgebildet sind. Der erste Längenbereich 36 verläuft dabei schräg zur axialen Richtung und schräg zur radialen Richtung. Vorliegend verläuft der erste Längenbereich 36 ausgehend von einem Radrücken 40 des Turbinenrads 16 in axialer Richtung zu einem Turbinenaustritt 42 hin radial nach außen. Der sich daran anschließende, zweite Längenbereich 38 verläuft zumindest im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung.

In der Schließstellung ist der zweite Längenbereich 38 vollständig von dem

Verstellelement 24 überdeckt, während der erste Längenbereich 36 lediglich teilweise in radialer Richtung von dem Verstellelement 24 nach außen hin überdeckt ist.

Vorzugsweise schließt der erste Längenbereich 36 mit einer Ebene, welche sich zwischen der axialen Richtung und der Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet ist, einen ersten Winkel ein, welcher in einem Bereich von einschließlich -45° bis einschließlich +45° liegt. Der erste Winkel ist insbesondere in der Fig. 7 erkennbar und mit β _φ _ _ax bezeichnet. Die axiale Strömungskomponente des Abgases sowie der Winkel β _φ _ _3Χ wirken sich positiv auf Anströmung des Turbinenrads 16 aus und Strömungsverluste werden besonders gering gehalten. Vorzugsweise ist der Winkel β _φ _ _3χ von 0° unterschiedlich. Infolge des Verlaufs des ersten Längenbereichs 36 kann die axiale Komponente der Strömungsrichtung des Abgases besonders effizient genutzt werden, so dass das Turbinenrad 16 effizient von dem Abgas angetrieben werden kann.

Die Fig. 2 zeigt das Verstellelement 24 in einer ersten Stellung, in welcher die gesamte Anströmkante 34, d.h. sowohl der erste Längenbereich 36 als auch der zweite

Längenbereich 38, von dem Abgas anströmbar ist. Da die Anströmkante 34 vollständig mittels des Verstellelements 24 freigegeben ist, wird die erste Stellung auch als 100%- Stellung bezeichnet. Gegenüber der ersten Endstellung (Schließstellung) gemäß Fig. 1 ist das Verstellelement 24 aus dem Zuführkanal 20 herausbewegt, was mit der

Vergrößerung des Strömungsquerschnitts b3 und der Verkleinerung des Winkels α einhergeht.

Wie den Fig. 1 bis 4 zu entnehmen ist, weist die Turbine 10 auch einen Umgehungskanal 44 auf, welcher mittels des Turbinengehäuses 12 begrenzt ist und über welchen das Abgas zumindest zum Teil das Turbinenrad 16 umgehen und somit nicht antreiben kann. In der ersten Endstellung (Schließstellung), in der ersten Stellung sowie gegebenenfalls in weiteren Stellungen des Verstellelements 24 ist der Umgehungskanal 44 fluidisch versperrt, so dass der Umgehungskanal 44 nicht von Abgas durchströmt werden kann und somit das Turbinenrad 16 nicht von Abgas umgangen werden kann. Die Fig. 3 zeigt das Verstellelement 24 in einer zweiten Stellung, in welcher der

Umgehungskanal 44 teilweise freigegeben ist. Somit kann Abgas von stromauf des Turbinenrads 16 in den Umgehungskanal 44 einströmen, das Turbinenrad 16 umgehen und dadurch nicht antreiben. Der Umgehungskanal 44 leitet das Abgas stromab des Turbinenrads 16 in den Turbinenaustritt 42. Die zweite Stellung wird als 105%-Stellung des Verstellelements 24 bezeichnet.

Die Fig. 4 zeigt das Verstellelement 24 in seiner zweiten Endstellung, welche auch als Offenstellung und 110%-Stellung bezeichnet wird. Anhand der Fig. 3 und 4 ist es ersichtlich, dass mittels des Verstellelements 24 nicht nur der Strömungsquerschnitt b3 und damit einhergehend der Winkel a, sondern auch der Umgehungskanal 44 hinsichtlich seines Umgehungsströmungsquerschnitts Au eingestellt werden kann. Dadurch ist eine sogenannte Blow-By-Funktionalität bereitgestellt, so dass die Turbine 10 auf einen Betrieb in relativ geringen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der

Verbrennungskraftmaschine optimiert und durch Freigeben des Umgehungskanals 44 vor einem Überlastbetrieb geschützt werden kann. Die Turbine 10 weist somit einen sehr hohen Durchsatzparameter bzw. eine sehr hohe Durchsatzspreizung sowie einen sehr breiten Expansionsverhältnisbereich auf. Infolge der Einstellbarkeit des

Umgehungsströmungsquerschnitts Au des Umgehungskanals 44 kann auch der

Massenstrom des den Umgehungskanal 44 durchströmenden Abgases variabel und bedarfsgerecht eingestellt werden.

Die Fig. 5a-c zeigen das Verstellelement 24 mit unterschiedlichen, sich in radialer Richtung erstreckenden Wanddicken. Durch die Einstellung der Wanddicke kann das Verhältnis A/r beeinflusst und bedarfsgerecht eingestellt werden.

Die Fig. 6a zeigt das Verstellelement 24, dessen Stirnseite 26 zumindest im Wesentlichen gerade verläuft. Wie mittels einer durchgezogenen und mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, kann die Stirnseite 26 hinsichtlich ihrer Schrägstellung, d.h. hinsichtlich ihres Verlaufs schräg zur radialen Richtung und schräg zur axialen Richtung variiert werden.

Die Fig. 6b zeigt eine weitere Ausführungsform des Verstellelements 24, wobei die Stirnseite 26 zumindest bereichsweise bogenförmig ausgebildet ist und beispielsweise einen Radius R aufweist. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Stirnseite 26 kann die Anströmung des Turbinenrads 16 eingestellt und an unterschiedliche

Strömungsbedingungen angepasst werden. Die Fig. 7 zeigt, dass die Anströmkante 34 insbesondere in ihrem ersten Längenbereich 36 bezogen auf die zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 18 verlaufende Ebene gerade oder zumindest im Wesentlichen bogenförmig verlaufen kann. Ferner ist es möglich, die Anströmkante 34 in einer weiteren Ebene mit einem zweiten von 0 Grad unterschiedlichen Winkel, dem Winkel ß _r _ _ax , zu neigen, wobei diese weitere Ebene zwischen der Axialrichtung und der Radialrichtung erstreckend ausgebildet ist.

Dadurch ist ein weiterer, optionaler Freiheitsgrad geschaffen. Die Anströmkante 34 kann insbesondere in wenigstens einem der Längenbereiche 36, 38 bezogen auf die zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 18 verlaufenden Ebene gerade oder zumindest im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet sein sowie gegebenenfalls in Bereiche mit radialen oder gemischten, d.h. sowohl mit radialen als auch axialen Komponenten unterteilt sein. Ein erster Bereich B1 bezieht sich dabei auf die radiale Komponente, während sich ein zweiter Bereich B2 auf die gemischten, d.h. radialen und axialen Komponenten, bezieht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 8 ausgebildet. Das Verstellelement 24 weist an einem dem Zuführkanal 20 zugewandt ausgebildeten Bereich einen

Strömungskanal 46 mit einer Eintrittsöffnung 48 und einer Austrittsöffnung 50 auf. Die Eintrittsöffnung 48 ist an der Stirnseite 26 und die Austrittsöffnung 50 ist an einer dem Turbinenrad 16 zugewandt ausgebildeten Ringfläche 56 des Verstellelementes 24 ausgebildet.

Idealerweise sind über dem Umfang des Verstellelementes 24 mehrere Strömungskanäle 46 ausgebildet, so dass bereits bei kleinen Öffnungen des Verstellelementes 24 eine hinreichende Bypassmenge am Turbinenrad 16 vorbeileitbar ist.

In einer einfachen Ausführung ist der Strömungskanal 46 mit Hilfe einer ersten Bohrung und einer zweiten Bohrung hergestellt. Ebenso kann der Strömungskanal 46 auch durch Erodieren oder direkt beim Gießen mit Hilfe beispielsweise einer verlorenen Form im Verstellelement 24 eingebracht werden.

Sofern das Verstellelement 24 hülsenförmig bzw. hohlzylinderartig ausgebildet ist, kann der Strömungskanal 46 auch in Form eines Ringkanals im Verstellelement 24

ausgestaltet sein, wie beispielhaft Fig.11 zeigt. Das heißt, dass die Eintrittsöffnung 48 ringförmig an der Stirnseite 26 und die Austrittsöffnung 50 ebenfalls ringförmig an der Ringfläche 56 ausgebildet sind. Aufgrund des Ringkanals 46 ergibt sich eine Teilung des Verstellelementes 24 in zwei Bereiche, den ersten Elementbereich 58 und den zweiten Elementbereich 60. Das heißt, zwischen dem ersten Elementbereich 58 und dem zweiten Elementbereich 60 ist der Strömungskanal 46 ausgebildet. Zur Fixierung des zweiten Elementbereichs 60 sind idealerweise drei Halteelemente 52 vorgesehen, welche stegartig ausgebildet sind. Besonders strömungsideal ausgebildet weisen die

Halteelemente 52 einen tragflügelartigen Querschnitt auf.

Der erste Elementbereich 58 weist eine den Ringkanal 46 an seinem äußeren Umfang begrenzende erste Wandung 62 auf, wobei der zweite Elementbereich 60 an einem inneren Umfang des Ringkanals 46 angrenzend ausgestaltet ist und somit den Ringkanal 46 an seinem inneren Umfang mit Hilfe einer zweiten Wandung 64 begrenzt.

Sowohl ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 46 als auch eine Kanalform entlang einer Strömungsachse des Strömungskanals 46 sind beliebig gestaltbar. Die Fig. 8 bis 11 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele des Strömungskanals 46. Zur

Reduzierung von Strömungsverlusten ist es vorteilhaft den Strömungskanal 46 bogenförmig auszubilden, wie in dem Längsschnitt in Fig. 11 dargestellt.