AT8248U1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Motorblock (1) und mindestens einer Aufladeeinheit (2), wobei die Aufladeeinheit (2) vom Motorblock (1) schwingungsentkoppelt angeordnet ist.

Description

2 AT 008 248 U1

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Motorblock und mindestens einer Aufladeeinheit.

Derartige Anordnungen von Motor und Aufladeeinheit kommen beispielsweise als Module für 5 Blockheizkraftwerke zum Einsatz. Die Aufladeeinheit ist beim Stand der Technik meist direkt auf dem Motorblock angeordnet oder alternativ mit diesem direkt verbunden, so dass die vom Motorblock ausgehenden Schwingungen unmittelbar auf die Aufladeeinheit übertragen werden. Die Aufladeeinheit ist dadurch einer permanenten Schwingungsbelastung ausgesetzt, was in der Regel unerwünscht früh zu Ausfällen oder Betriebsstörungen führt. Durch die zunehmende io Leistungsdichte der Motoren wird das Schwingverhalten derartiger Baugruppen immer problematischer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Anordnung der Motorblock-Aufladeeinheit zu gestalten, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. 15

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Aufladeeinheit vom Motorblock schwingungsentkoppelt angeordnet ist. Hierdurch werden die Vibrationen des Motorblocks nicht mehr auf die Aufladeeinheit übertragen, womit die Lebensdauer und Betriebssicherheit der Aufladeeinheit deutlich verbessert ist. Eine erste Variante sieht eine gummielastische Verbindung zwi-20 sehen Motorblock und Aufladeeinheit vor. Durch eine solche Verbindung zwischen den beiden Modulen lässt sich eine günstige Schwingungsentkopplung erzielen. Die Aufladeeinheit ist damit vor den Motorschwingungen geschützt. Schwingungsentkopplung bedeutet hier nicht unbedingt ein hundertprozentiges Abhalten der Schwingungen. Vielmehr ist es ausreichend, wenn durch die getroffenen Maßnahmen eine starke Dämpfung der Schwingungen, vorzugs-25 weise unter 5% ihrer ursprünglichen Amplitude, erzielt wird.

Eine konstruktiv bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Aufladeeinheit mindestens einen Turbolader aufweist. Durch die Steigerung des Ansaugdruckes über den Außendruck bei entsprechendem Erhöhen der Kraftstoffzugabe wird eine Leistungssteigerung er-30 reicht, die den mechanischen und damit effektiven Wirkungsgrad des Motors verbessert.

Besonders günstig ist es, wenn die Aufladeeinheit mindestens einen Gemischkühler aufweist. Für eine optimale Verbrennung und damit für eine optimale Leistung des Verbrennungsmotors ist es vorteilhaft, ein möglichst kühles Gasgemisch in die Ansaugleitungen der einzelnen Zylin-35 der einzuleiten, da die Eintrittstemperatur des angesaugten Gases das Leistungslimit mitbestimmt. Darüber hinaus darf aus Festigkeitsgründen die Temperatur im Verdichter einen gewissen Wert nicht überschreiten, da sonst das meist aus Aluminium gefertigte Verdichterlaufrad plastisch verformt wird. Im Weiteren weist die Aufladeeinheit einen Gasmischer auf, welcher sich bei Gasmotoren als besonders günstig erweist. 40

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es günstig, wenn die Aufladeeinheit, vorzugsweise ausschließlich, über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Verbindungselemente mit dem Motorblock verbunden ist. Unter Verbindungselemente sind hierbei alle Zu- und Ableitungen und Verbindungen zu verstehen, die den Motorblock direkt mit 45 der Aufladeeinheit verbinden. Vermieden wird durch diese Ausgestaltungsform eine Übertragung der Motorblockschwingungen über die Verbindungselemente.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Motorblock und die Aufladeeinheit auf einem gemeinsamen Rahmen und/oder dem Boden angeordnet sind und über schwingungsentkoppelnde oder zu-50 mindest schwingungsdämpfende Auflagen mit dem gemeinsamen Rahmen und/oder dem Boden verbunden sind. Dabei wird schwingungstechnisch eine günstige Dämpfung der auftretenden Vibrationen erzielt.

Dadurch, dass der Motorblock und die Aufladeeinheit jeweils auf separaten Rahmen angeord-55 net sind, wobei die separaten Rahmen physisch vollständig voneinander getrennt sind oder 3 AT 008 248 U1 zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt sind, werden separate Baugruppen angeordnet, die durch die getroffenen Maßnahmen schwingungstechnisch günstig entkoppelt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Generator vom Motorblock zumindest weit-5 gehend schwingungsentkoppelt. Das betrifft sowohl eine Schwingungsentkopplung zwischen Motorgehäuse und Generatorgehäuse, als auch eine Dämpfung der Vibrationen der dazwischen liegenden Welle. Durch eine elastische Verbindung lassen sich die geforderten Momente zwischen Motor und Generator zuverlässig übertragen. Im Weiteren wird dadurch eine Drehelastizität zum Ausgleich von Drehmomentstößen und Dämpfung von Drehschwingungen sowie io eine Radialelastizität zum Ausgleich von Wellenverlagerungen erzielt. Damit lässt sich eine wirksame Schwingungsentkopplung zwischen Verbrennungsmotor und Generator erzielen, womit der Generator von zerstörenden Wellenverlagerungen ferngehalten werden kann. Dies wird auch dadurch erreicht, dass der Generator, vorzugsweise ausschließlich, über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Verbindungselemente mit dem 15 Motorblock verbunden ist. Dies kann beispielsweise ein gummielastisches Verbindungselement sein, aber auch auf andere Art und Weise erfolgen, vorzugsweise durch Elastomerelemente, aber auch Konstruktionen gemäß dem übrigen Stand der Technik, beispielsweise Bolzenkopplungen, Klauenkopplungen, Wulstkopplungen, Zwischenringkopplungen, etc. 20 Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der Motorblock und der Generator auf einem gemeinsamen Rahmen und/oder dem Boden angeordnet und über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen mit dem gemeinsamen Rahmen verbunden. Durch die Anordnung der Module auf einem gemeinsamen Rahmen kann beispielsweise der Transport derselben einfacher gestaltet werden, da ein aufwendiger Ab- und Aufbau der Ver-25 bindungselemente zwischen den einzelnen Modulen entbehrlich wird.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Motorblock und der Generator jeweils auf separaten Rahmen angeordnet sind, wobei die Rahmen physisch vollständig voneinander getrennt sind oder zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt sind. 30

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Motorblock, der Generator und die Aufladeeinheit jeweils auf separaten Rahmen angeordnet sind, wobei die Rahmen starr miteinander verbunden sind und der Motorblock mit einem Rahmen über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen verbunden ist und der Motorblock 35 vom Generator und der Aufladeeinheit mittels schwingungsdämpfender Verbindungselemente zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine ein, insbesondere stationärer, Otto-Gas-Motor ist. 40

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigt: 45 50

Fig. 1: eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen dreiteiligen Generatorsatzes auf einem gemeinsamen Rahmen,

Fig. 2: eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen dreiteiligen Generatorsatzes auf jeweils separaten Rahmen,

Fig. 3: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen dreiteiligen Generatorsatzes im Detail.

Fig. 4: eine schematische Blockdarstellung eines Generatorsatzes auf separaten Rahmen mit starrer Verbindung.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer dreiteiliger Generatorsatz bestehend aus einem Motorblock 1, einer Aufladeeinheit 2 und einem vom Motor angetriebenen Generator 5 dargestellt. In die-55 sem Ausführungsbeispiel sind die Einheiten auf einem gemeinsamen Rahmen 12, welcher auf

Claims (12)

1. 4 AT 008 248 U1 dem Boden 13 aufliegt, angeordnet. Sowohl der Motorblock 1 als auch die Aufladeeinheit 2 und der Generator 5 stehen mittels schwingungsdämpfender Auflagen 11 auf dem gemeinsamen Rahmen 12 auf. Die Aufladeeinheit 2 weist den Turbolader 3 und den Gemischkühler 4 auf. Die Aufladeeinheit 2 ist an den Motorblock 1 mittels Gemischzufuhrleitung 6 und Abgasleitung 7 5 angekoppelt, wobei diese Verbindungselemente ebenfalls schwingungsdämpfend ausgebildet sind. Die Abtriebswelle 8 des Motors ist über ein schwingungsdämpfendes Verbindungselement 10, z.B. eine dreh- und radialelastische Kopplung, mit der Antriebswelle 9 des Generators 5 verbunden. io Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines dreiteiligen Generatorsatzes mit einem Motorblock 1, einer Aufladeeinheit 2 und einem Generator 5, wobei diese Einheiten jeweils auf einem separaten Rahmen 14a, 14b, 14c angeordnet sind. Die schwingungsdämpfenden Auflagen 11 befinden sich hier zwischen dem Boden 13 und der jeweiligen Rahmenunterseite. Die Gemischzufuhrleitung 6 und Abgasleitung 7 werden mittels schwingungsdämpfender Verbindungselemente 15 zwischen dem Motorblock 1 und der Aufladeeinheit 2 angekoppelt. Die Abtriebswelle 8 des Motors ist über ein schwingungsdämpfendes Verbindungselement 10, beispielsweise über eine dreh- und radialelastische Kopplung, mit der Antriebswelle 9 des Generators 5 verbunden. Fig. 3 zeigt den dreiteiligen Generatorsatz in einer detaillierteren Abbildung mit voneinander 20 beabstandeten Rahmen 14a, 14b, 14c und darüber angeordneten Modulen. Schwingungsdämpfende Verbindungselemente 11 zwischen dem Boden 13 und der jeweiligen Rahmenunterseite ermöglichen einen schwingungsentkoppelten Betrieb zwischen den einzelnen Modulen. Die vibrationsdämpfende elastische Kopplung zwischen den einzelnen Modulen wird durch elastische Zwischenteile, beispielsweise Teile mit einer gummielastischen Elastomerschicht, 25 erreicht. Fig. 4 zeigt den dreiteiligen Generatorsatz in einer schematischen Darstellung mit Motorblock 1, Aufladeeinheit 2 und Generator 5. Die separaten Rahmenteile 14a, 14b, 14c sind starr miteinander verbunden. Der Motorblock 1 ist auf dem Rahmen 14a durch schwingungsentkoppelnde 30 oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen 11, beispielsweise mittels Gummischienen, elastisch gelagert. Der Generator 5 sowie die Aufladeeinheit 2 sind auf den jeweiligen Rahmen 14c, 14b starr verschraubt. Um einen möglichst schwingungsentkoppelten Betrieb zu ermöglichen, ist der Motorblock 1 von den übrigen Modulen mittels schwingungsdämpfender Verbindungselementen, wie in Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben, entkoppelt. 35 Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt zahlreiche konstruktive Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Schwingungsentkopplung zwischen dem Motorblock und der Aufladeeinheit sowie günstigerweise zusätzlich zwischen Motorblock und Generator zu verwirklichen. Entscheidend dabei ist, speziell bei Ver-40 wendung von elastomeren Materialien, dass die Schwingungen vom Verbrennungsmotor nicht oder nur stark gedämpft an die Aufladeeinheit und den Generator weitergeleitet werden, um diese vor schwingungsbedingten Schäden zu schützen. 45 Ansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit einem Motorblock und mindestens einer Aufladeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinheit (2) vom Motorblock (1) schwingungsentkoppelt angeordnet ist. 50
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinheit (2) mindestens einen Turbolader (3) aufweist.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinheit (2) mindestens einen Gemischkühler (4) aufweist. 55 5 AT 008 248 U1
4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinheit (2), vorzugsweise ausschließlich, über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Verbindungselemente (6, 7) mit dem Motorblock (1) verbunden ist. 5
5. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorblock (1) und die Aufladeeinheit (2) auf einem gemeinsamen Rahmen (12) und/oder dem Boden (13) angeordnet sind und über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen (11) mit dem gemeinsamen Rahmen (12) und/oder dem Boden (13) ver- io bunden sind.
6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorblock (1) und die Aufladeeinheit (2) jeweils auf separaten Rahmen (14a, b) angeordnet sind, wobei die separaten Rahmen (14a, b) physisch vollständig voneinander getrennt sind oder zu- 15 mindest weitgehend schwingungsentkoppelt sind.
7. 7. Anordnung mit einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) vom Motorblock (1) zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt ist. 20
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5), vorzugsweise ausschließlich, über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Verbindungselemente (10) mit dem Motorblock verbunden ist.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorblock (1) und der Generator (5) auf einem gemeinsamen Rahmen (12) und/oder dem Boden (13) angeordnet sind und über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen (11) mit dem gemeinsamen Rahmen (12) verbunden sind.
10. 10. Anordnung mit einer Brennkraftmaschine und einem von der Brennkraftmaschine angetrie benen Generator, wobei die Brennkraftmaschine einen Motorblock aufweist und dieser vom Generator zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorblock (1) und der Generator (5) jeweils auf separaten Rahmen (14a, 14c) angeordnet sind, wobei die Rah- 35 men (14a, 14c) physisch vollständig voneinander getrennt sind oder zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt sind.
11. 11. Anordnung mit einer Brennkraftmaschine und einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator sowie mindestens einer Aufladeeinheit, wobei die Brennkraftmaschine 40 einen Motorblock aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorblock (1), der Generator (5) und die Aufladeeinheit (2) jeweils auf separaten Rahmen (14a, 14b, 14c) angeordnet sind, wobei die Rahmen (14a, 14b, 14c) starr miteinander verbunden sind und der Motorblock (1) mit einem Rahmen (14a) über schwingungsentkoppelnde oder zumindest schwingungsdämpfende Auflagen (11) verbunden ist und der Motorblock (1) vom Genera- 45 tor (5) und der Aufladeeinheit (2) mittels schwingungsdämpfender Verbindungselemente zumindest weitgehend schwingungsentkoppelt ist.
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine ein, insbesondere stationärer, Otto-Gas-Motor ist. 50 Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 55