Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander
geschalteten Turbinen im Abgasstrang nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.The
The invention relates to an internal combustion engine with two in a row
switched turbines in the exhaust system according to the preamble of the claim
1.
Zur
Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte werden immer höhere Abgasrückführraten
erforderlich. Diese Anhebung der AGR-Raten bedeutet für die Aufladeaggregate
der Brennkraftmaschinen eine Forderung nach höheren Ladedrücken, um
keine zu großen
Abstriche bei der spezifischen Leistung der Brennkraftmaschinen
in Kauf nehmen zu müssen.
Zur Erzielung derartiger höherer
Ladedrücke
ist insbesondere bei Nutzfahrzeugen, aber auch bereits bei Personenkraftwagen
das Konzept von mehrstufigen Aufladesystemen bekannt.to
Compliance with the statutory emission limit values are becoming ever higher exhaust gas recirculation rates
required. This increase in EGR rates means for the supercharger
the internal combustion engine, a demand for higher boost pressures
not too big
Reductions in the specific performance of internal combustion engines
to have to accept.
To achieve such higher
boost pressures
is especially in commercial vehicles, but also already in passenger cars
the concept of multi-stage charging systems known.
Eine
Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern
ist zum Beispiel in der DE
101 44 663 A1 offenbart. Die Brennkraftmaschine ist mit
zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern ausgestattet, von denen
der motornahe Lader als Hochdruckstufe und der motorferne Lader
als Niederdruckstufe ausgeführt
ist. Die Verdichter beider Abgasturbolader sind im Ansaugtrakt in
Reihe geschaltet, ebenso sind die Abgasturbinen beider Lader im
Abgasstrang hintereinander liegend angeordnet. Um sicherzustellen,
dass die motornahe Hochdruckturbine im oberen Drehzahl- und Lastbereich
der Brennkraftmaschine nicht überlastet
und dadurch zerstört
wird, ist ein Bypass vorgesehen, der die Hochdruckturbine überbrückt und
in der Abgasleitung zwischen Hochdruck- und Niederdruckturbine einmündet. In
diesem Bypass befindet sich ein einstellbares Abblaseventil, das
in Abhängigkeit
von Zustands- und Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine, insbesondere vom Abgasgegendruck stromauf der motornahen
Hochdruckturbine, eingestellt wird. Ein weiterer Bypass ist zur
Umgehung der motorfernen Turbine vorgesehen; auch in diesem Bypass
befindet sich ein einstellbares Abblaseventil. Mit Hilfe der Abblaseventile
in den beiden Bypassleitungen kann eine situationsgerechte Abblasung
um eine oder um beide Abgasturbinen herum durchgeführt werden.An internal combustion engine with two turbochargers connected in series is, for example, in DE 101 44 663 A1 disclosed. The internal combustion engine is equipped with two turbochargers connected in series, of which the close-coupled supercharger is designed as a high-pressure stage and the supercharger remote from the engine as a low-pressure stage. The compressors of both exhaust gas turbochargers are connected in series in the intake tract, as well as the exhaust gas turbines both superchargers in the exhaust system are arranged one behind the other. To ensure that the high-pressure turbine near the engine in the upper speed and load range of the internal combustion engine is not overloaded and thereby destroyed, a bypass is provided, which bridges the high-pressure turbine and opens in the exhaust pipe between high-pressure and low-pressure turbine. In this bypass there is an adjustable blow-off valve, which is set in dependence on state and operating variables of the internal combustion engine, in particular the exhaust back pressure upstream of the high-pressure turbine close to the engine. Another bypass is provided to bypass the engine remote turbine; Also in this bypass is an adjustable blow-off valve. With the help of the relief valves in the two bypass lines a situation-appropriate blow-off can be performed around one or both exhaust gas turbines around.
In
einer Weiterentwicklung dieser Technologie hat die Anmelderin eine
Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturboladern, die
jeweils eine Abgasturbine im Abgasstrang und einen Verdichter im
Ansaugtrakt umfassen, entwickelt, mit einem die motornahe Abgasturbine überbrückenden
Bypass mit einem Abblaseventil, wobei das Abblaseventil in das Turbinengehäuse der
motorfernen Abgasturbine integriert ist und einen Sammelraum, in den
der Bypass einmündet
und der mit dem Turbinenrad in Verbindung steht, und eine verstellbare Matrize
im Mündungsquerschnitt
des Sammelraums zum Turbinenrad aufweist.In
The applicant has a further development of this technology
Internal combustion engine with two turbochargers connected in series, the
in each case an exhaust gas turbine in the exhaust line and a compressor in
Include intake, developed with a close-coupled exhaust gas turbine
Bypass with a blow-off valve, wherein the blow-off valve in the turbine housing of
engine-removed exhaust gas turbine is integrated and a collecting space in the
the bypass opens
and which is in communication with the turbine wheel, and an adjustable die
in the mouth section
the collecting space to the turbine wheel has.
Bei
einer derart aufgebauten Brennkraftmaschine kann einerseits eine Überlastung
der motornahen Abgasturbine durch den Bypass vermieden werden und
andererseits Exergieverluste aufgrund der Umgehung der motornahen
Abgasturbine minimiert und der Gesamtwirkungsgrad verbessert werden
können,
indem die Exergie der Abblasemenge bei Umgehung der Hochdruckturbine
direkt vor dem Niederdruckturbinenrad in Geschwindig keitsenergie umgewandelt
und diese Geschwindigkeitsenergie dann unmittelbar im nachfolgenden
Niederdruckturbinenrad in mechanische Arbeit überführt wird.at
On the one hand, such an internal combustion engine can be overloaded
the engine near exhaust gas turbine can be avoided by the bypass and
On the other hand exergy losses due to the bypass of the engine near
Minimized exhaust gas and the overall efficiency can be improved
can,
by exergy the blow-off quantity when bypassing the high-pressure turbine
converted into speed energy directly in front of the low-pressure turbine wheel
and this speed energy then immediately in the following
Low-pressure turbine wheel is converted into mechanical work.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine sichere Abdichtung des Abblaseventils in der Schließstellung
der Matrize zu gewährleisten.
Eine solche Dichtkonstruktion soll außerdem mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen
realisiert werden.outgoing
From this prior art, the invention is based on the object
a secure sealing of the blow-off valve in the closed position
to ensure the die.
Such a sealing construction should also with simple constructive
activities
will be realized.
Diese
Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander
geschalteten Abgasturbinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.These
Task is by an internal combustion engine with two consecutively
switched exhaust gas turbine solved with the features of claim 1. advantageous
Embodiments and developments of the invention are the subject
the dependent claims.
Die
Brennkraftmaschine ist mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturbinen
in einem Abgasstrang versehen, wobei der Abgasstrang einen Ausgang
der motornahen Abgasturbine mit einer Abgasflut in der motorfernen
Abgasturbine verbindet. Die motornahe Abgasturbine weist einen überbrückenden
Bypass auf, wobei im Bypass ein Abblaseventil positioniert ist,
das in ein Turbinengehäuse
der motorfernen Abgasturbine integriert ist. Das Abblaseventil weist
einen Sammelraum auf, in den der Bypass einmündet und der über einen
Mündungsquerschnitt
mit einem Turbinenrad der motorfernen Abgasturbine in Verbindung
steht, wobei im Mündungsquerschnitt
eine verstellbare Matrize angeordnet ist. Der Sammelraum bzw. der
Mündungsquerschnitt
ist von der Abgasflut durch eine Trennwand getrennt. Weiter weist
die Trennwand und/oder die Matrize wenigstens eine Vertiefung und
die Matrize und/oder der Trennwand wenigstens einen Vorsprung auf,
wobei der Vorsprung in Form, Größe und/oder
Position zur Vertiefung korrespondierend ausgebildet ist, so dass die
Vertiefung und der Vorsprung in der Schließstellung der Matrize einen
Formschluss zum Verschließen
des Mündungsquerschnitts
bilden.The
Internal combustion engine is equipped with two exhaust gas turbines connected in series
provided in an exhaust line, wherein the exhaust line an output
the near-engine exhaust gas turbine with an exhaust gas flow in the engine remote
Exhaust gas turbine connects. The close-coupled exhaust gas turbine has a bridging
Bypass on, with a blow-off valve positioned in the bypass,
that in a turbine housing
the engine-remote exhaust gas turbine is integrated. The blow-off valve points
a collection room into which the bypass opens and the one over
Opening cross-section
with a turbine wheel of the engine exhaust gas turbine in conjunction
stands, wherein in the mouth section
an adjustable die is arranged. The collection space or the
Opening cross-section
is separated from the exhaust gas flow by a partition. Further points
the partition and / or the die at least one recess and
the die and / or the partition at least one projection,
wherein the projection in shape, size and / or
Position is formed corresponding to the recess, so that the
Recess and the projection in the closed position of the die one
Positive connection for closing
of the mouth cross-section
form.
Eine
derart aufgebaute Brennkraftmaschine einerseits eine bessere Nutzung
der Exergie im Abgas durch die Integration des Abblaseventils des
Bypasses in das Turbinengehäuse
der motorfernen Abgasturbine und gewährleistet andererseits ein
dichtes Schließen
dieses Abblaseventils, wodurch eine noch effizientere Nutzung der
Exergie der an der motornahen Abgasturbine vorbeigeleiteten Abgasmassenströme möglich ist.On the one hand, such an internal combustion engine makes better use of the exergy in the exhaust gas by integrating the blow-off valve of the bypass into the turbine housing of the exhaust gas turbine remote from the engine, and on the other hand ensures tight closing of this blow-off valve, resulting in an even more efficient use of the exergy of the exhaust gas routed past the engine-side exhaust gas turbine seneströme is possible.
In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind an der Trennwand im Mündungsquerschnitt
zwischen dem Sammelraum und dem Turbinenrad Leitschaufeln angeordnet,
um dem Abgasmassenstrom aus dem Sammelraum einen zusätzlichen
Drall zu geben und die Geschwindigkeitsenergie insbesondere in Umfangsrichtung
zu erhöhen;
und die Matrize ist mit Aufnahmeöffnungen
zum Aufnehmen dieser Leitschaufeln zumindest in der Schließstellung
der Matrize ausgebildet.In
An embodiment of the invention are on the partition wall in the mouth cross-section
arranged between the plenum and the turbine wheel vanes,
to the exhaust gas mass flow from the plenum an additional
To give spin and the velocity energy, especially in the circumferential direction
to increase;
and the die is with receiving openings
for receiving these vanes at least in the closed position
formed the template.
In
diesem Fall können
die Vertiefung und der Vorsprung stromauf und/oder stromab der Leitschaufeln
im Mündungsquerschnitt
angeordnet werden.In
this case can
the recess and the projection upstream and / or downstream of the guide vanes
in the mouth section
to be ordered.
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Matrize in
ihrer vollständigen Öffnungsstellung
eine direkte Verbindung zwischen dem Sammelraum und dem Turbinenausgang
unter Umgehung des Turbinenrades, um auch einen Bypass für die motorferne
Abgasturbine zu bewirken.In
In another embodiment of the invention, the female mold is produced in
its full open position
a direct connection between the collecting space and the turbine outlet
bypassing the turbine wheel to also bypass the engine
To cause exhaust gas turbine.
Die
Innenumfangsseite der Matrize grenzt vorzugsweise unmittelbar an
die Außenumfangsseite der
Turbinenradschaufeln an.The
Inner peripheral side of the die is preferably adjacent directly
the outer peripheral side of the
Turbine wheel blades on.
In
einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der
Außenumfangsseite
der Matrize und dem Turbinengehäuse
ein Kolbenring zur Abdichtung zwischen dem Sammelraum und dem Turbinenausgang
angeordnet.In
a still further embodiment of the invention is between the
Outer peripheral side
the die and the turbine housing
a piston ring for sealing between the collecting space and the turbine outlet
arranged.
Die
erste motornahe Hochdruck-Abgasturbine ist zum Beispiel Teil eines
Abgasturboladers, der außerdem
einen Verdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine enthält. Die
zweite motorferne Niederdruck-Abgasturbine ist zum Beispiel Teil
eines Abgasturboladers, der außerdem
einen Verdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine enthält, oder
alternativ Teil einer Compound-Turbine, die ihre Ausgangsleistung
in die Brennkraftmaschine einspeist.The
For example, the first close-coupled high-pressure exhaust gas turbine is part of a
Exhaust gas turbocharger, as well
contains a compressor in the intake of the internal combustion engine. The
For example, a second low-pressure exhaust gas turbine is part of the engine
an exhaust gas turbocharger, in addition
contains a compressor in the intake tract of the internal combustion engine, or
alternatively part of a compound turbine, which has its output power
feeds into the internal combustion engine.
Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich.
Darin zeigen:Above
and other features and advantages of the invention will become apparent from the
following description of preferred, non-limiting embodiments
of the invention with reference to the accompanying drawings
better understandable.
Show:
1 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander
geschalteten Turbinen (von zwei Abgasturboladern) im Abgasstrang
gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 1 a schematic representation of an internal combustion engine with two turbines connected in series (of two exhaust gas turbochargers) in the exhaust system according to a first preferred embodiment of the invention;
2 eine
schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander
geschalteten Turbinen (eines Abgasturboladers und einer Compound-Turbine)
im Abgasstrang gemäß einem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; 2 a schematic representation of an internal combustion engine with two turbines connected in series (an exhaust gas turbocharger and a compound turbine) in the exhaust system according to a second preferred embodiment of the invention;
3 eine
Teilschnittdarstellung der motorfernen Turbine von 1 oder 2 in
vergrößerter Darstellung;
und 3 a partial sectional view of the engine remote turbine of 1 or 2 in an enlarged view; and
4 eine
Teilschnittdarstellung der motorfernen Turbine von 1 oder 2 in
vergrößerter Darstellung
des Ausschnitts X von 3. 4 a partial sectional view of the engine remote turbine of 1 or 2 in an enlarged view of the section X of 3 ,
Anhand
der 1 und 2 werden zunächst zwei Ausführungsbeispiele
einer Brennkraftmaschine (Ottomotor, Dieselmotor) mit zwei hintereinander
geschalteten Turbinen im Abgasstrang erläutert, bei denen die vorliegende
Erfindung in vorteilhafter Weise angewendet werden kann.Based on 1 and 2 First, two embodiments of an internal combustion engine (gasoline engine, diesel engine) with two turbines connected in series in the exhaust system are explained, in which the present invention can be applied in an advantageous manner.
Die
in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 10 ist
mit einer zweistufigen Aufladung mit einem ersten, motornahen Abgasturbolader 12 und
einem zweiten, motorfernen Abgasturbolader 14 versehen, wobei
der motornahe Abgasturbolader 12 als klein bauender Lader
die Hochdruckstufe und der motorferne Abgasturbolader 14 als
groß bauender
Lader die Niederdruckstufe darstellt.In the 1 illustrated internal combustion engine 10 is with a two-stage supercharging with a first exhaust gas turbocharger close to the engine 12 and a second, exhaust gas turbocharger remote from the engine 14 provided, wherein the close-coupled exhaust gas turbocharger 12 as a small-scale loader, the high-pressure stage and the exhaust gas turbocharger remote from the engine 14 as a large-scale loader represents the low pressure stage.
Der
motornahe Abgasturbolader 12 umfasst eine erste Abgasturbine 16 im
Abgasstrang 18 der Brennkraftmaschine 10 sowie
einen Verdichter 20 in ihrem Ansaugtrakt 22, wobei
das Turbinenrad und das Verdichterrad über eine Welle 24 drehfest
miteinander verbunden sind. In entsprechender Weise umfasst der
motorferne Abgasturbolader 14 eine zweite Abgasturbine 26 im
Abgasstrang 18 sowie einen Verdichter 28 im Ansaugtrakt 22 der
Brennkraftmaschine 10, und Turbinenrad und Verdichterrad
sind über
eine Welle 30 drehfest gekoppelt. In Strömungsrichtung gesehen
ist der Verdichter 28 des motorfernen Abgasturboladers 14 dem
Verdichter 20 des motornahen Abgasturboladers 12 vorgelagert,
wohingegen die Abgasturbine 26 des motorfernen Abgasturboladers 14 der
Abgasturbine 16 des motornahen Abgasturboladers 12 nachgeschaltet
ist.The close-coupled exhaust gas turbocharger 12 includes a first exhaust gas turbine 16 in the exhaust system 18 the internal combustion engine 10 and a compressor 20 in her intake 22 , wherein the turbine wheel and the compressor wheel via a shaft 24 rotatably connected to each other. In a corresponding manner, the exhaust gas turbocharger remote from the engine comprises 14 a second exhaust gas turbine 26 in the exhaust system 18 and a compressor 28 in the intake tract 22 the internal combustion engine 10 , and turbine wheel and compressor wheel are over a shaft 30 rotatably coupled. Seen in the direction of flow is the compressor 28 of the engine exhaust turbocharger 14 the compressor 20 of the exhaust gas turbocharger close to the engine 12 upstream, whereas the exhaust gas turbine 26 of the engine exhaust turbocharger 14 the exhaust gas turbine 16 of the exhaust gas turbocharger close to the engine 12 is downstream.
Die über den
Ansaugtrakt 22 der Brennkraftmaschine 10 zuzuführende Verbrennungsluft
durchströmt
zunächst
den Verdichter 28 des motorfernen Abgasturboladers 14,
erfährt
darin eine Vorverdichtung, wird nach dem Verlassen des Verdichters 28 in einem
ersten Ladeluftkühler 32 gekühlt und
strömt danach
durch den motornahen Verdichter 20, welcher Teil der Hochdruckstufe
ist. Nach der zweiten Verdichtung im Verdichter 20 wird
die unter erhöhtem Druck
stehende Verbrennungsluft in einem zweiten Ladeluftkühler 34 gekühlt und
anschließend
unter Ladedruck den Zylindern der Brennkraftmaschine 10 zugeführt.The over the intake tract 22 the internal combustion engine 10 To be supplied combustion air flows through the compressor first 28 of the engine exhaust turbocharger 14 , undergoes a pre-compression in it, after leaving the compressor 28 in a first intercooler 32 cooled and then flows through the compressor close to the engine 20 , which is part of the high pressure stage. After the second compression in the compressor 20 becomes the under increased pressure combustion air in a second intercooler 34 cooled and then under boost pressure the cylinders of the internal combustion engine 10 fed.
Abgasseitig
strömt
das Abgas zunächst durch
die motornahe erste Abgasturbine 16 der Hochdruckstufe,
in der das Turbinenrad angetrieben wird. Das auf niedrigeren Druck
entspannte Abgas wird nach dem Verlassen der Abgasturbine 16 der zweiten,
nachgeschalteten Abgasturbine 26 der Niederdruckstufe zugeführt und
treibt dort mit dem restlichen Energiepotenzial das Turbinenrad
an. Nach dem vollständigen
Entspannen verlässt
das Abgas die motorferne Abgasturbine 26 und wird vor dem Ausleiten
noch einer Reinigung in einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 36 unterzogen,
die in dem Fachmann bekannter Weise einen oder mehrere Katalysatoren
und/oder Filtereinrichtungen umfasst.On the exhaust side, the exhaust gas first flows through the first exhaust gas turbine close to the engine 16 the high-pressure stage in which the turbine wheel is driven. The exhaust gas relaxed to lower pressure is released after leaving the exhaust gas turbine 16 the second, downstream exhaust gas turbine 26 fed to the low-pressure stage and drives there with the remaining energy potential to the turbine wheel. After complete relaxation, the exhaust gas leaves the engine exhaust gas turbine 26 and is prior to draining yet another purge in an exhaust aftertreatment device 36 which comprises one or more catalysts and / or filter devices in a manner known to those skilled in the art.
Außerdem ist
die Brennkraftmaschine 10 mit einer Abgasrückführungseinrichtung 38 ausgestattet, die
eine Rückführleitung 40 zwischen
dem Abgasstrang 18 stromauf der motornahen Abgasturbine 16 und
dem Ansaugtrakt 22 stromab des zweiten Ladeluftkühlers 34 aufweist.
In dieser Rückführleitung 40 sind
ein einstellbares Sperrventil 42 und einen Abgaskühler 44 angeordnet.
Zur Reduzierung der Stickoxidemissionen kann in bestimmten Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine 10 das Sperrventil 42 geöffnet und
ein Teil des Abgasmassenstromes aus dem Abgasstrang 18 in
den Ansaugtrakt 22 rückgeführt werden.In addition, the internal combustion engine 10 with an exhaust gas recirculation device 38 equipped with a return line 40 between the exhaust line 18 upstream of the near-engine exhaust gas turbine 16 and the intake tract 22 downstream of the second intercooler 34 having. In this return line 40 are an adjustable shut-off valve 42 and an exhaust gas cooler 44 arranged. To reduce the nitrogen oxide emissions can in certain operating conditions of the internal combustion engine 10 the check valve 42 opened and a part of the exhaust gas mass flow from the exhaust system 18 in the intake tract 22 be returned.
Wie
in 1 dargestellt, ist des Weiteren ein die motornahe
Abgasturbine 16 überbrückender
Bypass(kanal) 46 vorgesehen, der stromauf der ersten Abgasturbine 16 vom
Abgasstrang 18 abzweigt und stromab der Abgasturbine 16 unmittelbar
in die motorferne Abgasturbine 26 einmündet. Zur Regulierung des über den
Bypass 46 zu leitenden Abgasmassenstromes ist ein Abblaseventil 48 vorgesehen, welches
in das Gehäuse
der motorfernen Abgasturbine 26 integriert ist und weiter
unten in mehr Einzelheiten erläutert
wird.As in 1 is shown, furthermore, a close-coupled exhaust gas turbine 16 bridging bypass (channel) 46 provided upstream of the first exhaust gas turbine 16 from the exhaust system 18 branches off and downstream of the exhaust gas turbine 16 directly into the exhaust gas turbine remote from the engine 26 opens. To regulate the over the bypass 46 leading exhaust gas mass flow is a blow-off valve 48 provided, which in the housing of the exhaust engine remote from the engine 26 is integrated and explained in more detail below.
Sämtliche
einstellbaren Komponenten der Brennkraftmaschine 10 werden
in Abhängigkeit
von Zustands- und Betriebsgrößen über Stellsignale
einer Regel- und Steuereinheit 50 reguliert, insbesondere
das Sperrventil 42 in der Abgasrückführungseinrichtung 38 sowie
das in die zweite Abgasturbine 26 integrierte Abblaseventil 48.All adjustable components of the internal combustion engine 10 Depending on the state and operating variables, these are controlled via control signals from a control and control unit 50 regulated, in particular the check valve 42 in the exhaust gas recirculation device 38 as well as in the second exhaust gas turbine 26 integrated blow-off valve 48 ,
Die
Abblasung über
den Bypass 46 erlaubt einen Druckabbau des Abgasgegendruckes
stromauf der Hochdruckturbine 16, wodurch insbesondere bei
hohen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine 10 eine Überlastung
der Turbinenbauteile vermieden werden kann. Das um die motornahe
Abgasturbine 16 geführte
Abgas wird über
den Bypass 46 unmittelbar in die motorferne Abgasturbine 26 eingeleitet,
sodass die im Abgas enthaltene Exergie für den Antrieb des Turbinenrades
der motorfernen Niederdruckturbine 26 ausgenutzt werden
kann. Auf diese Weise wird der gesamte Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10 verbessert. Über eine
entsprechende Einstellung des Abblase ventils 48 in der
Abgasturbine 26 kann aber auch das Turbinenrad dieser Turbine 26 umgangen
werden, sodass sowohl eine Umgehung des Turbinenrades der motornahen
Abgasturbine 16 als auch eine Umgehung des Turbinenrades
der motorfernen Abgasturbine 26 durchführbar ist.The blow-off via the bypass 46 allows a pressure reduction of the exhaust back pressure upstream of the high pressure turbine 16 , which in particular at high loads and speeds of the internal combustion engine 10 An overload of the turbine components can be avoided. That around the engine-near exhaust gas turbine 16 Guided exhaust is through the bypass 46 directly into the exhaust gas turbine remote from the engine 26 initiated so that the exergy contained in the exhaust gas for driving the turbine wheel of the engine remote low-pressure turbine 26 can be exploited. In this way, the overall efficiency of the internal combustion engine 10 improved. About a corresponding adjustment of the blow-off valve 48 in the exhaust gas turbine 26 but also the turbine wheel of this turbine 26 be circumvented, so that both a bypass of the turbine wheel of the exhaust gas near the engine 16 as well as a bypass of the turbine wheel of the engine exhaust gas turbine remote 26 is feasible.
2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Brennkraftmaschine mit zwei im Abgasstrang hintereinander geschalteten
Abgasturbinen, bei dem die vorliegende Erfindung eingesetzt werden
kann. Dabei sind in 2 gleiche oder ähnliche
Komponenten wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 mit
den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, und auf eine wiederholte
Beschreibung wird teilweise verzichtet. 2 shows a further embodiment of an internal combustion engine with two exhaust gas in the exhaust line one behind the other connected exhaust gas turbine, in which the present invention can be used. Here are in 2 the same or similar components as in the first embodiment in 1 with the same reference numerals, and a repeated description is partially omitted.
Der
in 2 dargestellte Aufbau der Brennkraftmaschine 10 unterscheidet
sich von dem des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels darin, dass
der motorferne Abgasturbolader 14 der Niederdruckstufe
durch eine Turbocompound-Turbine 52 ersetzt
ist. Die Compound-Turbine 52 weist eine zweite Abgasturbine 54 im
Abgasstrang 18 sowie eine Getriebe- und Wandlervorrichtung 56 auf. Das
Turbinenrad der Abgasturbine 54 und die Getriebe- und Wandlervorrichtung 56 sind über eine
Welle 58 gekoppelt. Die Leistung dieser zweiten Abgasturbine 54 wird
nach Umsetzung der Drehzahl durch die Getriebe- und Wandlervorrichtung 56 auf
das Drehzahlniveau der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10 über eine
Welle 60 in die Brennkraftmaschine 10 eingespeist,
wie in 2 angedeutet.The in 2 shown construction of the internal combustion engine 10 differs from that of the first embodiment described above in that the exhaust gas turbocharger remote from the engine 14 the low-pressure stage through a turbocompound turbine 52 is replaced. The compound turbine 52 has a second exhaust gas turbine 54 in the exhaust system 18 and a transmission and conversion device 56 on. The turbine wheel of the exhaust gas turbine 54 and the transmission and conversion device 56 are about a wave 58 coupled. The performance of this second exhaust gas turbine 54 is after conversion of the speed by the transmission and converter device 56 on the speed level of the crankshaft of the internal combustion engine 10 over a wave 60 in the internal combustion engine 10 fed as in 2 indicated.
Die
Drallabblasung des Drucks im Abgasstrang 18 vor der motornahen
Abgasturbine 16 wird analog zu 1 über den
Bypass(kanal) 46 direkt in die motorferne Abgasturbine 54 der
Compound-Turbine 52 eingeleitet. Zur Regulierung dieses
Abgasmassenstroms über
den Bypass 46 ist das Abblaseventil 48 vorgesehen,
welches hier in das Gehäuse der
motorfernen Abgasturbine 54 integriert ist und weiter unten
in mehr Einzelheiten erläutert
wird.The swirl blow of the pressure in the exhaust line 18 in front of the near-engine exhaust gas turbine 16 becomes analogous to 1 over the bypass (channel) 46 directly into the engine exhaust gas turbine 54 the compound turbine 52 initiated. To regulate this exhaust gas mass flow via the bypass 46 is the blow-off valve 48 provided, which here in the housing of the engine exhaust gas turbine remote 54 is integrated and explained in more detail below.
Die
Verbrennungsluft im Ansaugtrakt 22 wird bei diesem Ausführungsbeispiel
nur über
den Verdichter 20 des motornahen Abgasturboladers 12 und den
zweiten Ladeluftkühler 34 der
Brennkraftmaschine 10 zugeleitet. Aufgrund des Wegfalls
des Verdichters 28 des motorfernen Abgasturboladers 14 kann grundsätzlich auch
der erste Ladeluftkühler 32 entfallen,
obwohl er in 1 noch dargestellt ist.The combustion air in the intake tract 22 is in this embodiment only via the compressor 20 of the exhaust gas turbocharger close to the engine 12 and the second intercooler 34 the internal combustion engine 10 fed. Due to the omission of the compressor 28 of the engine exhaust turbocharger 14 can in principle also the first intercooler 32 omitted, although he in 1 is still shown.
Die
Funktionsweise und die Vorteile dieser Brennkraftmaschine mit zwei
hintereinander geschalteten Abgasturbinen 16, 54 im
Abgasstrang 18 sind im Wesentlichen gleich den oben genannten
beim ersten Ausführungsbeispiel
von 1.The operation and advantages of this internal combustion engine with two exhaust gas turbines connected in series 16 . 54 in the exhaust system 18 are essentially the same as the ones mentioned above first embodiment of 1 ,
Nachfolgend
wird Bezug nehmend auf 3 und 4 der Aufbau
der zweiten Abgasturbine 26 bzw. 54 und des integrierten
Abblaseventils 48 näher erläutert, wie
er bei beiden Ausführungsbeispielen von 1 und 2 gleichermaßen vorteilhaft
einsetzbar ist.Subsequently, reference will be made to 3 and 4 the structure of the second exhaust gas turbine 26 respectively. 54 and the integrated blow-off valve 48 explained in more detail how he in both embodiments of 1 and 2 equally advantageous.
In 2 ist
ein Schnitt durch die Abgasturbine 26 des motorfernen Abgasturboladers 14 von 1 bzw.
die Abgasturbine 54 der Compound-Turbine 52 von 2 dargestellt.
Im Turbinengehäuse 62 befindet
sich eine Abgasflut 64, die in Strömungsrichtung gesehen dem Turbinenrad 66 vorgelagert
ist und in die das von der ersten Abgasturbine 16 des motornahen
Abgasturboladers 12 stammende Abgas über den Abgasstrang 18 eingeleitet
wird. Aus der spiralförmigen
Abgasflut 64 strömt
das unter Druck stehende Abgas über
einen verjüngten
Mündungsquerschnitt
radial auf die Turbinenradschaufeln 68 und versetzt diesen
einen antreibenden Impuls. Im weiteren Verlauf strömt das Abgas
axial über
den Ausgang 70 der Turbine 26, 54 ab.
Die Drehbewegung des Turbinenrades 66 wird über die
Welle 30 auf das Verdichterrad des Verdichters 28 bzw. über die
Welle 58 auf die Getriebe- und Wandlervorrichtung 56 übertragen.In 2 is a section through the exhaust gas turbine 26 of the engine exhaust turbocharger 14 from 1 or the exhaust gas turbine 54 the compound turbine 52 from 2 shown. In the turbine housing 62 there is an exhaust gas flow 64 seen in the flow direction of the turbine wheel 66 upstream and in which the first exhaust gas turbine 16 of the exhaust gas turbocharger close to the engine 12 derived exhaust gas via the exhaust system 18 is initiated. From the spiral exhaust gas flow 64 the pressurized exhaust gas flows radially onto the turbine blades via a tapered throat cross-section 68 and puts this a driving impulse. In the course of the exhaust gas flows axially over the output 70 the turbine 26 . 54 from. The rotational movement of the turbine wheel 66 will be over the shaft 30 on the compressor wheel of the compressor 28 or over the wave 58 on the gear and converter device 56 transfer.
Zusätzlich zur
Abgasflut 64 ist separat von dieser im Turbinengehäuse 62 ein
Sammelraum 72 für
Abgas ausgebildet, dessen Volumen deutlich kleiner ist als das Volumen
der Abgasflut 62. In diesen Sammelraum 72 mündet der
Bypass 46, welcher die motornahe erste Abgasturbine 16 überbrückt. Aufgrund
des verhältnismäßig kleinen
Volumens des Sammelraums 72 und mit einem stromab gelagerten engsten
variablen Strömungsquerschnitt 74 kann
ein verhältnismäßig hoher
Abgasgegendruck im Sammelraum 72 erzeugt werden.In addition to the exhaust gas flow 64 is separate from this in the turbine housing 62 a collection room 72 designed for exhaust gas, whose volume is significantly smaller than the volume of the exhaust gas flow 62 , In this collection room 72 the bypass opens 46 , which is the first engine near the exhaust gas turbine 16 bridged. Due to the relatively small volume of the collection space 72 and having a narrowest variable flow area downstream 74 can be a relatively high exhaust back pressure in the plenum 72 be generated.
Der
Sammelraum 72 steht über
den vorgenannten Mündungsquerschnitt 74 mit
dem Turbinenrad 66 in Verbindung, indem der Mündungsquerschnitt 74 radial
an die Außenseite
der Turbinenradschaufeln 68 angrenzt. Der Mündungsquerschnitt 74 befindet
sich unmittelbar neben dem Mündungsquerschnitt
der Abgasflut 64 zum Turbinenrad 66, ist jedoch
gegenüber
diesem strömungsdicht über eine radial
zur Turbinenlängsachse
verlaufende Trennwand 76 getrennt.The collection room 72 is above the aforementioned mouth cross-section 74 with the turbine wheel 66 in connection by the mouth cross-section 74 radially to the outside of the turbine blades 68 borders. The mouth cross-section 74 is located directly next to the mouth section of the exhaust gas flow 64 to the turbine wheel 66 , However, is against this flow-tight over a radially extending to the turbine longitudinal axis partition 76 separated.
Des
Weiteren ist eine axial verschiebbare Matrize 78 im Turbinengehäuse 62 gelagert,
die axial verschiebbar gelagert ist und gemäß Pfeilrichtung 80 zwischen
einer Schließstellung
(linke Stellung in 3), in welcher der Mündungsquerschnitt 74 abgesperrt
ist, und zurückgezogenen Öffnungsstellungen
(rechte Stellung in 3) mit Hilfe eines nicht dargestellten
Stellantriebs verlagerbar ist. In der in 3 veranschaulichten Öffnungsstellung
der Matrize 78 ist der Mündungsquerschnitt 74 freigegeben, sodass
das im Sammelraum 72 befindliche und unter Druck stehende
Abgas über
den Mündungsquerschnitt 74 auf
die Turbinenradschaufeln 68 trifft und diese mit einem
Impuls beaufschlagt. In der Öffnungsstellung
der Matrize 78, die die Funktion eines Ventilgliedes hat,
wird das Turbinenrad 66 von dem über den Bypass 46 zugeführten Abgas
angetrieben.Furthermore, an axially displaceable die 78 in the turbine housing 62 mounted, which is mounted axially displaceable and according to the arrow 80 between a closed position (left position in 3 ), in which the mouth cross-section 74 is shut off, and retracted open positions (right position in 3 ) Is displaced by means of an actuator, not shown. In the in 3 illustrated opening position of the die 78 is the mouth section 74 released, so that in the collection room 72 located and pressurized exhaust gas over the mouth cross-section 74 on the turbine wheel blades 68 meets and impels them with an impulse. In the opening position of the die 78 , which has the function of a valve member, becomes the turbine wheel 66 from the over the bypass 46 supplied exhaust gas driven.
Der
Mündungsquerschnitt 74 erstreckt
sich zweckmäßig ringförmig um
die Turbinenradschaufeln 68. An der radial verlaufenden
Trennwand 76 zwischen der Abgasflut 64 und dem
Sammelraum 72 sind Leitschaufeln 82 fest angeordnet,
die strömungsgünstig so
konturiert sind, dass das Abgas aus dem Sammelraum 72 daran
vorbeiströmen
muss, bevor es den Mündungsquerschnitt 74 passieren kann.
Hierbei erfährt
das Abgas einen zusätzlichen Drall
bzw. eine Erhöhung
der Abgasgeschwindigkeit, insbesondere in Umfangsrichtung, wodurch
eine bessere und effizientere Energieübertragung auf das Turbinenrad 66 ermöglicht wird.The mouth cross-section 74 expediently extends annularly around the turbine wheel blades 68 , At the radial partition 76 between the exhaust gas 64 and the collection room 72 are vanes 82 fixedly arranged, which are streamlined so contoured that the exhaust gas from the plenum 72 must flow past it before it crosses the mouth 74 can happen. In this case, the exhaust gas experiences an additional swirl or an increase in the exhaust gas velocity, in particular in the circumferential direction, resulting in a better and more efficient energy transfer to the turbine wheel 66 is possible.
Die
Leitschaufeln 82 sind bei geschlossener Matrize 78 in
axial stirnseitigen Aufnahmeöffnungen 84 der
Matrize aufgenommen, deren axiale Tiefe mindestens so groß wie die
axiale Länge
der Leitschaufeln 82 ist. Auf diese Weise kann die Matrize 78 bis
zum Kontakt zwischen ihrer Stirnseite und der Trennwand 76 geschlossen
werden, wodurch der Mündungsquerschnitt 74 vollständig gesperrt
ist.The vanes 82 are with closed die 78 in axially frontal receiving openings 84 taken up the die, whose axial depth is at least as large as the axial length of the vanes 82 is. That way, the die can 78 until the contact between its front and the partition 76 be closed, whereby the mouth cross-section 74 is completely locked.
Der
Sammelraum 72 und die als Ventilglied fungierende Matrize 78 bilden
gemeinsam das oben genannte Abblaseventil 48. Auch die
Leitschaufeln 82 sind dem Abblaseventil 48 zuzuordnen.
Gegebenenfalls kann auf die Leitschaufeln 82 aber auch
verzichtet werden, wenn der Sammelraum 72 über den Düsenumfang 74 spiralenförmig gestaltet
ist.The collection room 72 and the die acting as a valve member 78 together form the above-mentioned blow-off valve 48 , Also the vanes 82 are the blow-off valve 48 assigned. Optionally, on the vanes 82 but also be waived if the collection space 72 over the nozzle circumference 74 is designed spirally.
Während bei
der Ausführungsform
von 3 die Matrize 78 unmittelbar an die Außenkante der
Turbinenradschaufeln 68 angrenzt, kann alternativ auch
ein gehäusefestes
Bauteil zwischen Turbinenradschaufeln 68 und Matrize 78 vorgesehen
sein (nicht dargestellt). Der Vorteil der in 3 gezeigten Konstruktion
liegt aber darin, dass die Matrize 78 in Öffnungsstellung
so weit axial von der Trennwand 76 (in 3 nach
rechts) weg bewegt werden kann, dass die Leitschaufeln 82,
die an der Trennwand 76 befestigt sind und sich in Achsrichtung
erstrecken, vollständig
außerhalb
der Aufnahmeöffnungen 84 in der
Stirnseite der Matrize 78 liegen. In der axial am weitesten
von der Trennwand 76 entfernten Position befindet sich
die der Trennwand 76 zugewandte Stirnseite der Matrize 78 außerdem noch
vor der Turbinen-Abströmseite 86,
wodurch ein direkter Strömungsweg
zwischen dem Sammelraum 72 und dem Turbinenausgang 70 für das Abgas
aus dem Sammelraum 72 freigegeben ist. Diese zurückgezogene Position
der Matrize 78 stellt die Abblasestellung dar, bei der
das Abgas unter weitestgehender Umgehung der Turbinenradschaufeln 68 unmittelbar
zum Turbinenausgang 70 geleitet wird und aus der Abgasturbine 26, 54 abströmt.While in the embodiment of 3 the matrix 78 directly to the outer edge of the turbine blades 68 adjacent, alternatively, a housing-fixed component between turbine blades 68 and die 78 be provided (not shown). The advantage of in 3 but shown construction is that the die 78 in the open position as far axially from the partition 76 (in 3 to the right) can be moved away that the vanes 82 standing at the dividing wall 76 are fixed and extend in the axial direction, completely outside the receiving openings 84 in the face of the die 78 lie. In the axially furthest from the dividing wall 76 distant position is the partition 76 facing end face of the die 78 also before the turbine downstream side 86 , creating a direct flow path between the plenum 72 and the turbine outlet 70 for the exhaust from the Sam melraum 72 is released. This retracted position of the die 78 represents the Abblasestellung, wherein the exhaust gas with largely bypassing the turbine blades 68 directly to the turbine outlet 70 is directed and out of the exhaust gas turbine 26 . 54 flows.
Die
Matrize 78 kann jede beliebige Zwischenposition zwischen
ihrer entferntesten Öffnungsposition
und der Schließposition
einnehmen, was in 3 symbolhaft durch veränderlichen
Abstand h zwischen der Stirnseite der Matrize 78 und der
Trennwand 76 angedeutet ist. Als wichtige Positionen sind
zu nennen die Schließposition,
in der der Mündungsquerschnitt 74 von
der Matrize 78 versperrt ist, eine erste Öffnungsposition,
in der der Mündungsquerschnitt 78 freigegeben,
jedoch eine direkte Strömungsverbindung
zwischen dem Sammelraum 72 und dem Turbinenausgang 70 von
der Matrize 78 versperrt ist, und eine zweite Öffnungs-
bzw. Abblaseposition, in der die Matrize 78 so weit zurückgezogen
ist, dass ihre Stirnseite noch nach der Turbinenrad-Abströmseite 86 liegt,
wodurch ein unmittelbarer Strömungsweg
zwischen Sammelraum 72 und Turbinenausgang 70 freigegeben
ist.The matrix 78 can assume any intermediate position between its most remote opening position and the closing position, which is in 3 symbolically by variable distance h between the end face of the die 78 and the partition 76 is indicated. Important positions are the closing position, in which the mouth cross-section 74 from the matrix 78 is locked, a first opening position in which the mouth cross-section 78 released, however, a direct flow connection between the plenum 72 and the turbine outlet 70 from the matrix 78 is locked, and a second opening or Abblaseposition in which the die 78 is withdrawn so far that its front side still after the turbine wheel downstream side 86 which creates an immediate flow path between the plenum 72 and turbine output 70 is released.
Für die richtige
und zuverlässige
Funktionsweise des oben beschriebenen Abblaseventils 48 ist es
wichtig, dass in der Schließstellung
der Matrize 78 der Mündungsquerschnitt 74 vollständig geschlossen und
der Durchgang zwischen der Stirnseite der Matrize 78 und
der Trennwand 76 vollständig
abgedichtet ist. Zu diesem Zweck ist eine spezielle Dichtkonstruktion
vorgesehen, die nachfolgend unter Bezug auf 4 der vergrößerten Detailansicht
X von 3 näher
beschrieben wird.For the correct and reliable functioning of the relief valve described above 48 It is important that in the closed position of the die 78 the mouth cross-section 74 completely closed and the passage between the face of the die 78 and the partition 76 completely sealed. For this purpose, a special sealing construction is provided, which is described below with reference to 4 the enlarged detail view X of 3 will be described in more detail.
Wie
in 4 beispielhaft veranschaulicht, ist die Dichtkonstruktion
des Abblaseventils 48 in der Art einer Labyrinthdichtung
mit einem Formschluss zwischen der Stirnseite der Matrize 78 und
der Trennwand 76 in der Schließstellung der Matrize 78 ausgebildet.
Hierzu ist in der der Matrize 78 zugewandten Seite der
Trennwand 76 eine konusförmige Vertiefung 88 ausgebildet
und in der der Trennwand 76 zugewandten Stirnseite der
Matrize 78 ist ein konusförmiger Vorsprung 90 ausgebildet,
der im Wesentlichen formschlüssig
zu der Vertiefung 88 in der Trennwand 76 korrespondiert.
Vertiefung 88 und Vorsprung 90 sind natürlich über den
gesamten Umfang des Mündungsquerschnitts 74 ringförmig ausgebildet.As in 4 exemplified is the sealing construction of the blow-off valve 48 in the manner of a labyrinth seal with a positive connection between the end face of the die 78 and the partition 76 in the closed position of the die 78 educated. This is in the die 78 facing side of the partition 76 a cone-shaped depression 88 trained and in the partition 76 facing end face of the die 78 is a cone-shaped projection 90 formed, which is substantially positive fit to the recess 88 in the partition 76 corresponds. deepening 88 and lead 90 are of course over the entire circumference of the mouth cross-section 74 ring-shaped.
Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht nur auf die spezielle Konfiguration
der Dichtkonstruktion von 4 beschränkt. Zum
Beispiel müssen
die Vertiefung 88 und der Vorsprung 90 nicht notwendigerweise
konisch ausgebildet sein. Weiter können auch jeweils mehr als
eine Vertiefung 88 und mehr als ein Vorsprung 90 in
einander entsprechender Anzahl ausgebildet sein. Des Weiteren kann
die Vertiefung 88 natürlich
auch in der Stirnseite der Matrize 78 und der Vorsprung 90 an
der Trennwand 76 ausgebildet sein. Im Fall von mehreren
Vertiefungen 88 und Vorsprüngen 90 können diese
auch jeweils abwechselnd an Trennwand 76 und Matrize 78 vorgesehen
sein. Während
die Vertiefung 88 und der Vorsprung 90 in der
Ausführungsform
von 4 stromauf der Leitschaufeln 82 vorgesehen
sind, können
sie natürlich
auch stromab der Leitschaufeln 82 oder stromauf und stromab
der Leitschaufeln 82, falls mehrere Vertiefungen 88 und
Vorsprünge 90 vorgesehen
sind, ausgebildet sein.Of course, the present invention is not limited to the specific configuration of the sealing construction of 4 limited. For example, the indentation must 88 and the lead 90 not necessarily be conical. Next can also each more than one recess 88 and more than a lead 90 be formed in a corresponding number. Furthermore, the depression 88 Of course, in the front of the die 78 and the lead 90 on the partition 76 be educated. In the case of multiple wells 88 and protrusions 90 These can also be alternately to partition 76 and die 78 be provided. While the recess 88 and the lead 90 in the embodiment of 4 upstream of the vanes 82 are provided, of course, they can also downstream of the vanes 82 or upstream and downstream of the vanes 82 if several wells 88 and projections 90 are provided, be formed.
Die
Dichtkonstruktion aus Vertiefung 88 und Vorsprung 90 gewährleistet
mindestens eine notwendige Linienberührung zwischen der Trennwand 76 und
der Stirnseite der Matrize 78 in deren Schließstellung.
Außerdem
bewirkt der Formschluss zwischen Vertiefung 88 und Vorsprung 90 eine
gewisse Führung
der Matrize 78.The sealing construction from recess 88 and lead 90 ensures at least one necessary line contact between the partition 76 and the face of the die 78 in its closed position. In addition, the positive connection between depression causes 88 and lead 90 a certain guidance of the matrix 78 ,
Die
Dichtkonstruktion bewirkt eine leckagearme Umwandlung der Exergie
der Abblasemenge durch den Bypass 46 bei Umgehung der motornahen Abgasturbine 16 direkt
vor dem Niederdruck-Turbinenrad 66 in
Geschwindigkeitsenergie, welche schließlich im nachfolgenden Turbinenrad
in mechanische Arbeit umgewandelt wird.The sealing construction causes a low-leakage conversion of Exergie the blow-off through the bypass 46 bypassing the near-engine exhaust gas turbine 16 right in front of the low-pressure turbine wheel 66 in speed energy, which is finally converted into mechanical work in the subsequent turbine wheel.
Wie
ebenfalls in 4 dargestellt, weist das Abblaseventil 48 weiter
einen Kolbenring 92 auf, der in einer Ausnehmung des Turbinengehäuses 62 zwischen
dem Turbinengehäuse 62 und
der Matrize 78 angeordnet ist. Dieser Kolbenring 92 bewirkt
eine Abdichtung zwischen dem Sammelraum 72 und dem Turbinenausgang 70.Like also in 4 shown, has the blow-off valve 48 continue a piston ring 92 on, in a recess of the turbine housing 62 between the turbine housing 62 and the matrix 78 is arranged. This piston ring 92 causes a seal between the plenum 72 and the turbine outlet 70 ,