CH698294B1

CH698294B1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: CH698294B1
Application number: CH00600/06A
Authority: CH
Inventors: Ferdinand Dr Werdecker
Original assignee: Man B & W Diesel Ag
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2009-07-15
Also published as: JP2006300064A; CN1851247B; DE102005018770B4; KR20060111382A; DE102005018770A1; CN1851247A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einer Turbine zur Entspannung eines einen Motor der Brennkraftmaschine verlassenden Abgasstroms und mit einem Verdichter zur Verdichtung eines dem Motor der Brennkraftmaschine zuzuführenden Ladeluftstroms, wobei die Turbine einen Turbinenrotor (11) und der Verdichter einen Verdichterrotor (12) aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle (13) angeordnet sind, und wobei zwischen dem Turbinenrotor (11) und dem Verdichterrotor (12) ein Lagergehäuse (16) zur Lagerung der Welle (13) positioniert ist. Erfindungsgemäss ist in das zwischen dem Turbinenrotor (11) und dem Verdichterrotor (12) positionierte Lagergehäuse (16) mindestens eine hydraulische Maschine (17) integriert, die in einem sogenannten Generatorbetrieb der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb der Welle das Abgasturboladers mechanische Wellenleistung zuführt.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zur Steigerung des Wirkungsgrads von Brennkraftmaschinen ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, Brennkraftmaschinen mit einer Abgasaufladung auszurüsten. Bei einer Abgasaufladung bzw. Turboaufladung wird aus einem Motor abgeleitetes Abgas in einer Turbine entspannt, wobei die Turbine einen Verdichter antreibt, in welchem dem Motor zuzuführende Ladeluft verdichtet wird. Zwischen den Verdichter und den Motor ist ein Ladeluftkühler geschaltet, um die verdichtete Ladeluft auf eine definierte Temperatur abzukühlen. Über eine derartige Abgasaufladung bzw. Turboaufladung kann der Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen gesteigert werden.

[0003] Abgasturbolader können einen so hohen Wirkungsgrad aufweisen, dass der Abgasturbolader eine Überschussleistung bereitstellt, die nicht zur Erzeugung optimaler Aufladeparameter im Motor der Brennkraftmaschine benötigt wird. Zur Nutzung dieser Überschussleistung ist es aus der DE 3 532 938 C1 bereits bekannt, an den Abgasturbolader über ein Umsetzungsgetriebe eine Hydraulikpumpe anzuschliessen, um die vom Abgasturbolader bereitgestellte Überschussleistung in mechanische Antriebsenergie umzuwandeln. Nach dem Stand der Technik ist eine solche Hydraulikpumpe als separate Baugruppe ausgeführt, die an den Abgasturbolader angeflanscht ist und gegenüber dem Abgasturbolader abgedichtet werden muss.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.

[0005] Dieses Problem wird durch einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäss Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäss ist in das zwischen dem Turbinenrotor und dem Verdichterrotor positionierte Lagergehäuse mindestens eine hydraulische Maschine integriert, die in einem sogenannten Generatorbetrieb der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung zuführt.

[0006] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in das Lagergehäuse des Abgasturboladers, welches sich zwischen dem Turbinenrotor und dem Verdichterrotor erstreckt, mindestens eine hydraulische Maschine zu integrieren. Diese hydraulische Maschine ist entweder im Generatorbetrieb bzw. Pumpenbetrieb oder im Motorbetrieb betreibbar. Im Generatorbetrieb entnimmt die hydraulische Maschine der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung. Im Motorbetrieb hingegen führt die hydraulische Maschine der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung zu. Durch die Integration der hydraulischen Maschine in das Lagergehäuse des Abgasturboladers ergibt sich eine besonders kompakte Bauform. Weiterhin ist keine besondere Abdichtung der oder jeder hydraulischen Maschine gegenüber dem Abgasturbolader erforderlich.

Zur Versorgung der oder jeder hydraulischen Maschine mit Öl können die bereits ohnehin vorhandenen Ölzulaufanschlüsse sowie Ölablaufanschlüsse des Turboladers verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Anschlüsse erforderlich sind. Durch die Integration der oder jeder hydraulischen Maschine in das Lagergehäuse des Abgasturboladers werden sogenannte überkragende Massen am Abgasturbolader vermieden, so dass auch die Schwingungsneigung des Abgasturboladers minimiert wird.

[0007] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
<tb>Fig. 1:<sep>einen schematisierten Ausschnitt aus einem erfindungsgemässen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine.

[0008] Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 in grösserem Detail beschrieben.

[0009] Fig. 1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem Abgasturbolader 10 im Bereich eines Turbinenrotors 11 sowie eines Verdichterrotors 12. Der Turbinenrotor 11 wird auch als Turbinenrad und der Verdichterrotor 12 als Verdichterrad bezeichnet. Turbinenrotor 11 sowie Verdichterrotor 12 sind auf einer gemeinsamen Welle 13 gelagert und rotieren zusammen um eine Längsmittelachse 14 der Welle 13. Die Welle 13 ist über Lager 15 in einem Lagergehäuse 16 gelagert, wobei zumindest ein Abschnitt des Lagergehäuses 16 zwischen dem Turbinenrotor 11 und dem Verdichterrotor 12 positioniert ist.

[0010] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, in das zwischen dem Turbinenrotor 11 und dem Verdichterrotor 12 positionierte Lagergehäuse 16 mindestens eine hydraulische Maschine 17 bzw. zumindest deren Antrieb (Zahnradpaar 19, 20) zu integrieren. Die hydraulische Maschine 17 ist entweder im Generatorbetrieb bzw. Pumpenbetrieb oder im Motorbetrieb betreibbar. Im Generatorbetrieb bzw. Pumpenbetrieb entnimmt die hydraulische Maschine 17 der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung, um vom Turbinenrotor 11 das Abgasturboladers 10 bereitgestellte Überschussleistung in zum Beispiel mechanische Antriebsenergie umzuwandeln.

Im Motorbetrieb hingegen führt die hydraulische Maschine 17 der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung zu, um auch dann für ein optimales Ladeluftverhältnis zu sorgen, wenn der Abgasturbolader 10 keine ausreichende Abgasleistung bereitstellt.

[0011] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1ist die hydraulische Maschine 17 über ein als Zahnradgetriebe 18 ausgebildetes Übersetzungsgetriebe mit der Welle 13 des Abgasturboladers 10 gekoppelt.

[0012] Ein erstes Zahnrad 19 sitzt auf der Welle 13 des Abgasturboladers 10, ein zweites Zahnrad 20 ist mit der hydraulischen Maschine 17 gekoppelt. Durch die Wahl der Durchmesser der beiden Zahnräder 19 und 16 kann das Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von Welle 13 und hydraulischer Maschine 17 bestimmt werden. Durch eine nicht dargestellte Kupplung kann das Getriebe 18 geöffnet bzw. geschlossen werden, um so die hydraulische Maschine 17 an die Welle 13 anzukoppeln bzw. von der Welle 13 abzukoppeln.

[0013] Durch die Integration der hydraulischen Maschine 17 in das Lagergehäuse 16 können ohnehin vorhandene Ölzulaufanschlüsse sowie Ölablaufanschlüsse des Lagergehäuses 16 zur Ölversorgung der oder jeder hydraulischen Maschine 17 verwendet werden. Es ist keine separate Abdichtung der hydraulischen Maschine 17 erforderlich. Durch die Integration der hydraulischen Maschine 17 in das Lagergehäuse 16 wird das Schwingungsverhalten des Abgasturboladers 10 nicht negativ beeinträchtigt. Vielmehr wird durch Vermeidung überkragender Massen, die sich durch Anbindung einer als separate Baugruppe ausgebildeten hydraulischen Maschine 17 ergeben würden, vermieden. Durch die Integration der hydraulischen Maschine 17 in das Lagergehäuse 16 ist eine kompakte Bauform möglich.

[0014] Wie oben schon angedeutet, kann die Integration der hydraulischen Maschine 17 in das Lagergehäuse 16 durchaus auch so verstanden werden, dass zumindest deren Antrieb 19, 20 in das Lagergehäuse 16 integriert ist und die eigentliche hydraulische Maschine 17 an das Lagergehäuse 16 angeflanscht ist.

Bezugszeichenliste

[0015]
<tb>10<sep>Abgasturbolader

<tb>11<sep>Turbinenrotor

<tb>12<sep>Verdichterrotor

<tb>13<sep>Welle

<tb>14<sep>Längsmittelachse

<tb>15<sep>Lager

<tb>16<sep>Lagergehäuse

<tb>17<sep>hydraulische Maschine

<tb>18<sep>Zahnradgetriebe

<tb>19<sep>Zahnrad

<tb>20<sep>Zahnrad

Claims

1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einer Turbine zur Entspannung eines einen Motor der Brennkraftmaschine verlassenden Abgasstroms und mit einem Verdichter zur Verdichtung eines dem Motor der Brennkraftmaschine zuzuführenden Ladeluftstroms, wobei die Turbine einen Turbinenrotor (11) und der Verdichter einen Verdichterrotor (12) aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle (13) angeordnet sind, und wobei zwischen dem Turbinenrotor (11) und dem Verdichterrotor (12) ein Lagergehäuse (16) zur Lagerung der Welle (13) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das zwischen dem Turbinenrotor (11) und dem Verdichterrotor (12) positionierte Lagergehäuse (16) mindestens eine hydraulische Maschine (17) integriert ist,

die in einem sogenannten Generatorbetrieb der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb der Welle des Abgasturboladers mechanische Wellenleistung zuführt.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede hydraulische Maschine (17) über ein Zahnradgetriebe (18) bzw. ein Stirnradgetriebe mit der Welle (13) mechanisch gekoppelt ist.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede hydraulische Maschine (17) an die Welle (13) ankoppelbar sowie von der Welle (13) abkoppelbar ist.

4. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Integration der hydraulischen Maschine (17) darin besteht, dass deren Antrieb (19, 20) in das Lagergehäuse (16) integriert und die eigentliche hydraulische Maschine (17) an das Lagergehäuse (16) angeflanscht ist.