CN109790775A - 用于机动车的驱动系统以及具有该驱动系统的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动机动车的驱动系统(100)，该驱动系统具有第一涡轮增压器(10)、第二涡轮增压器(20)和内燃机(70)，其中，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)为了驱动机动车而与内燃机(70)作用连接，其中，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)在曲轴箱(71)旁边的限定的通道(80)中在内燃机(70)的曲轴箱(71)的高度方向(H)上重叠地布置。本发明还涉及一种具有该驱动系统(100)的机动车(1000)。

Description

用于机动车的驱动系统以及具有该驱动系统的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于驱动机动车的驱动系统，该驱动系统具有第一涡轮增压器、第二涡轮增压器以及内燃机，其中，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器为了驱动机动车而与内燃机作用连接。本发明还涉及一种具有这样的驱动系统的机动车。
背景技术
在现有技术中已知具有增压装置和废气后处理系统的内燃机，该增压装置包括两个涡轮增压器。所述两个涡轮增压器水平并排布置。废气后处理系统具有废气后处理单元、如催化器和颗粒过滤器。涡轮增压器和废气后处理单元的传统布置结构导致，为了满足当前和未来的废气排放标准而需要的催化器和颗粒过滤器的体积不能始终靠近发动机地集成于在机动车中可供使用的结构空间中。
颗粒过滤器因此常常被集成在机动车的底盘区域中。在此有问题的是，根据内燃机的功率等级以及在机动车的底盘区域中可供使用的结构空间，颗粒过滤器的为了满足发动机功率而需要的横截面不能被集成。然而由此减小发动机功率。这还导致，对于具有如下排放标准的国家和/或地区，产生排气系统的附加变形方案，为了满足所述废气排放标准，需要颗粒过滤器。这最终导致研发、物流、装配和维护的成本较高。
发明内容
本发明的任务在于，至少部分消除在用于机动车的驱动系统中的上述缺点。尤其是，本发明的任务在于，实现一种驱动系统以及一种具有该驱动系统的机动车，其中，能够以简单的、成本低廉的以及发动机效率高的方式满足所要求的废气排放标准。
上述任务通过权利要求书来解决。尤其是，上述任务通过按照权利要求1的驱动系统以及按照权利要求10的机动车来解决。本发明的其他优点由从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合驱动系统所说明的特征和细节当然也适用于按照本发明的机动车，并且反之亦然，从而涉及本发明各个方面的公开内容始终能够相互参考。
按照本发明的第一方面，提供一种用于驱动机动车的驱动系统。该驱动系统具有第一涡轮增压器、第二涡轮增压器和内燃机，其中，第一增压器和第二增压器为了驱动机动车而与内燃机作用连接。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在曲轴箱旁边的限定的通道中在内燃机的曲轴箱的高度方向上重叠地布置，尤其是在宽度方向上布置在曲轴箱的侧旁。
在本发明的范围内，在涡轮增压器布置方面追求新式的设计，其中，各涡轮增压器不是如迄今为止常见的那样水平并排地布置，而是竖直重叠地布置，即在已被安装在机动车中的状态下水平重叠地布置。在此被证实意想不到的是，各涡轮增压器的重叠的布置结构带来各种不同的优点。通过第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在曲轴箱的高度方向上或者说在重力方向上重叠地布置，能够实现废气后处理构件、如催化器和/或颗粒过滤器的特别靠近发动机或特别靠近曲轴箱的集成。催化器和/或颗粒过滤器例如可以直接布置在曲轴箱旁边、尤其是布置在曲轴箱的纵向侧面的旁边。相比于在机动车的底盘区域中，在曲轴箱的侧旁，能够以简单的方式实现用于催化器和/或颗粒过滤器的更大的横截面。通过催化器和/或颗粒过滤器的大横截面，能够实现相对有效的或起作用的废气后处理。在此，在各涡轮增压器下游不必布置多个催化器和/或颗粒过滤器。来自所述至少两个涡轮增压器的废气流也可以单流地被引导通过仅一个催化器和/或仅一个颗粒过滤器。
由于能够以简单且便宜的方式实现提供用于废气后处理的大的催化器和/或颗粒过滤器，所述催化器和/或颗粒过滤器也可以有所准备地被安装在针对如下国家的机动车中，在这些国家中也可能已经以较小的催化器和/或颗粒过滤器满足废气排放标准。由此，针对各种不同的国家和/或地区的各种不同的排气系统变型是不必要的。这导致物流耗费减少，由此总体上能够节省所考察的成本。
按照本发明的涡轮增压器的布置结构的另一优点是，用于引导纯净空气和增压空气的气体引导构件可以布置在内燃机上或在曲轴箱上，使得这些气体引导构件不必或几乎不必横跨热的废气引导构件，如排气歧管、涡轮增压器、催化器和/或颗粒过滤器。由此能够防止或减少排气系统的热量进入进气系统的新鲜空气中。
此外，通过涡轮增压器的当前布置结构，与纯净空气管路和与增压空气引导装置的接口优选位于相同平面。由此能够提供特别短的且几乎相同长度的在压缩机吸入侧的纯净空气引导装置以及在压缩机压力侧的增压空气引导装置。这引起驱动系统内部的有利的空气流动特性。此外，在按照本发明的系统中可以放弃进入到催化器中的进入漏斗形部件。由此能够减少重量和成本。此外能够更好地利用可用的结构空间。
内燃机在当前尤其是可理解为如下的单元，该单元具有曲轴箱或气缸座、气缸、活塞、连杆、进气阀、排气阀以及曲轴。
第一涡轮增压器和第二涡轮增压器分别具有以已知方式相互连接的涡轮机和压缩机。当前相应地，第一涡轮增压器的第一压缩机和第一涡轮机以及第二涡轮增压器的第二压缩机和第二涡轮机分别在曲轴箱旁边的限定的通道中在内燃机的曲轴箱的高度方向上重叠地布置。
所述限定的通道可以理解为有限空间，该有限空间在曲轴箱旁边、尤其是在曲轴箱的纵向侧面的旁边，优选与曲轴箱或曲轴箱的高度方向平行地或基本上平行地延伸。
曲轴箱的高度方向可理解为从曲轴箱下侧至曲轴箱上侧的方向。曲轴箱的上侧是气缸开口所在的一侧。曲轴箱还具有前端侧和后端侧。在所述前端侧的区域中，优选在前端侧之前，敷设有纯净空气管路以及增压空气管路。此外，曲轴箱具有两个纵向侧面，所述两个纵向侧面位于所述前端侧与所述后端侧之间或在所述上侧与所述下侧之间。上侧、下侧、前端侧、后端侧以及所述两个纵向侧面分别可理解为曲轴箱的侧面区域，所述侧面区域不应限制性地认为是直的侧表面。
高度方向尤其是可理解为从曲轴箱下侧至曲轴箱上侧的垂直于或基本上垂直于下侧和/或上侧的方向。取代下侧或上侧，与此相关地，相应地可考虑如下辅助平面，高度方向相对于所述辅助平面垂直地或基本上垂直地延伸。
高度方向在此不限于曲轴箱。即第一涡轮增压器和第二涡轮增压器虽然在高度方向上重叠地布置，但是相对于曲轴箱错开。
按照本发明的一种扩展方案可能的是，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在与曲轴箱的高度方向平行或成锐角地延伸的布置方向上直接或基本上直接重叠地布置。由此能够将各涡轮增压器特别节省空间地布置在曲轴箱旁边。因此，催化器和/或颗粒过滤器也可以在各涡轮增压器或相应的涡轮机下游节省空间地直接布置在涡轮机下游，并且因此也布置在曲轴箱旁边或在曲轴箱的纵向侧面的旁边。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器沿着优选与曲轴箱的高度方向平行或成0°至30°之间的锐角的布置方向布置。高度方向在该情况下优选垂直于或基本上垂直于已经在上面说明的辅助平面延伸，该辅助平面对应于曲轴箱的下侧和/或上侧。
按照本发明可以另外有利的是，在驱动系统中，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在曲轴箱的宽度方向上布置在曲轴箱旁边，尤其是布置在曲轴箱的高度上。由此能够有效地利用在机动车中的发动机舱中的可用空间。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在曲轴箱的宽度方向上在曲轴箱旁边布置在曲轴箱的高度上，可理解为，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在曲轴箱沿该曲轴箱的宽度方向的投影中布置在曲轴箱的下侧与曲轴箱的上侧之间。
此外，在本发明的范畴内有利的是，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器布置在曲轴箱的前部区域的旁边、优选在曲轴箱的前三分之一的区域的旁边，其中，废气流动方向从曲轴箱的前部区域延伸至曲轴箱的后部区域。由此，在曲轴箱旁边并且因此在机动车的发动机舱中仍然保留有足够空间，用于在涡轮增压器或涡轮增压器的涡轮机下游将催化器和颗粒过滤器也布置在曲轴箱旁边。由此能够实现提供特别紧凑的驱动系统，在该驱动系统中仍然能够实现催化器和颗粒过滤器的大的横截面。
此外可能的是，在按照本发明的驱动系统中设有第一排气歧管和第二排气歧管，所述第一排气歧管具有用于使废气从内燃机进入第一排气歧管的第一废气入口，所述第二排气歧管具有用于使废气从内燃机进入第二排气歧管的第二废气入口，其中，第一排气歧管设计和布置成，使得废气首先沿曲轴箱的第一高度方向或基本上沿曲轴箱的第一高度方向从第一废气入口被引导至第一涡轮增压器，并且第二排气歧管设计和布置成，使得废气首先沿曲轴箱的第二高度方向或基本上沿曲轴箱的第二高度方向从第二废气入口被引导至第二涡轮增压器，其中，第一高度方向反向于第二高度方向延伸。即，第一排气歧管沿第一高度方向或沿重力方向首先向下引导，而第二排气歧管沿第二高度方向或反向于重力方向首先向上引导。由此可能的是，在高度方向上在发动机附近或曲轴箱附近实现催化器和/或颗粒过滤器的相对大的横截面。
此外，在按照本发明的驱动系统中可能的是，第一涡轮增压器具有第一涡轮机壳体，并且第二涡轮增压器具有第二涡轮机壳体，在第一涡轮机壳体中布置有第一λ传感器，并且在第二涡轮机壳体中布置有第二λ传感器。通过将各λ传感器直接布置在涡轮机壳体中，能够特别有利地利用在机动车中存在的结构空间或发动机舱。
此外可以有利的是，在本发明的驱动系统中，在第一涡轮增压器下游或在第一涡轮增压器的第一涡轮机下游和在第二涡轮增压器下游或第二涡轮增压器的第二涡轮机下游布置有至少一个催化器，并且在驱动系统中在所述至少一个催化器下游布置有至少一个颗粒过滤器，其中，在驱动系统中，在所述至少一个催化器下游并且在所述至少一个颗粒过滤器上游布置有至少一个监视传感器。由此也能特别有利地利用在机动车中存在的结构空间或发动机舱。也就是说，驱动系统能特别紧凑地构造并且相应节省空间地布置在机动车的发动机舱中。
按照本发明的另一种设计方案可能的是，在驱动系统中，在第一涡轮增压器下游和在第二涡轮增压器下游布置有至少一个催化器，其中，在驱动系统中，用于补偿第一涡轮增压器和/或第二涡轮增压器的运动和/或变形的至少一个伸展补偿体被固定在第一涡轮增压器上和/或在第二涡轮增压器上，并且可运动地布置在所述至少一个催化器上。通过按照本发明布置的伸展补偿体能够以有效的方式实现在内燃机或曲轴箱的纵向方向上的运动补偿和变形补偿。伸展补偿体被固定在第一涡轮增压器上和/或在第二涡轮增压器上，可以理解为，伸展补偿体被固着在第一涡轮增压器上和/或在第二涡轮增压器上。
此外可能的是，在按照本发明的驱动系统中，在第一涡轮增压器下游和在第二涡轮增压器下游布置有至少一个催化器，并且在驱动系统中在所述至少一个催化器下游布置有至少一个颗粒过滤器，其中，在所述驱动系统中，所述至少一个催化器和/或所述至少一个颗粒过滤器在曲轴箱的宽度方向上在曲轴箱旁边在曲轴箱的纵向方向上在大约40％至80％之间、优选大约50％至70％之间的曲轴箱长度上布置。这样紧凑的结构方式尤其是能通过按照本发明布置两个涡轮增压器而获得。所述至少一个催化器和/或所述至少一个颗粒过滤器在曲轴箱旁边可以布置在曲轴箱的哪个区域上或在哪个曲轴箱长度上，取决于曲轴箱的结构形式。相比于在曲轴箱具有六缸的情况下，在曲轴箱具有四缸的情况下，所述至少一个催化器和所述至少一个颗粒过滤器按百分比看当然在曲轴箱旁边占据更多的空间。关键的是，所述至少一个催化器和所述至少一个颗粒过滤器在曲轴箱的宽度方向上均不布置在曲轴箱旁边，并且在曲轴箱的纵向方向上在曲轴箱的投影中均不伸出于曲轴箱的端面之一。所述驱动系统能够相应紧凑地布置在机动车的发动机舱中。
按照本发明的另一方面，提供一种具有如上详细说明的驱动系统的机动车，其中，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器在机动车的发动机舱中在曲轴箱旁边的限定的通道中在内燃机的曲轴箱的高度方向上重叠地布置。按照本发明的机动车借此带来与参考按照本发明的驱动系统已经详细说明的优点一样的优点。发动机舱可理解为在机动车中的如下区域，该区域尤其是在机动车中被提供用于内燃机和用于运行该内燃机的附加总成，所述附加总成布置在内燃机附近或直接布置在内燃机上。当前，发动机舱尤其是不应理解为机动车的底盘或机动车的底盘中的区域。
改进本发明的其他措施由以下对本发明的各种不同实施例的说明得出，这些实施例在附图中示意性地示出。所有从权利要求书、说明书或附图得出的特征和/或优点，包括结构细节和空间布置结构在内，不仅可以单独地而且可以在各种不同组合中对于本发明是实质性的。
附图说明
示意性的附图如下：
图1示出按照本发明的驱动系统的前视图；
图2示出用于阐述按照本发明的驱动系统的透视的剖视图；
图3以侧视图示出按照本发明的驱动系统的剖视图；
图4示出本发明的排气管路系统的透视图；
图5示出按照本发明的驱动系统的侧视图；以及
图6示出具有按照本发明的实施方式的驱动系统的机动车。
具体实施方式
具有相同功能和作用方式的元件在图1至6中相应地设有相同的附图标记。
图1示出用于驱动机动车1000的驱动系统100的前视图。该驱动系统具有第一涡轮增压器10、第二涡轮增压器20和带有曲轴箱71的内燃机70。第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20为了驱动机动车1000而与内燃机70作用连接。在图1中可见，第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20在曲轴箱71旁边的限定的通道80中在曲轴箱71的高度方向H上重叠地布置。
如图1所示，第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20在与曲轴箱71的高度方向H成锐角或几乎平行地延伸的布置方向上直接重叠地布置。第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20此外在曲轴箱71的宽度方向B上在曲轴箱71旁边布置在曲轴箱71的高度上。
在图1中此外示出驱动系统100的进气系统40。如在图1中良好可见的，纯净空气管路和增压空气管路彼此并排延伸或不交叉或几乎不交叉。此外，由示出的实施方式可得出相对短的管长和小的转弯，它们能够通过涡轮增压器10、20的按照本发明的布置结构来实现。
在图2中以透视的剖视图示出驱动系统100的排气系统90。排气系统90具有第一排气歧管12和第二排气歧管22。如图2所示，在第一涡轮增压器10下游或第一涡轮增压器10的第一涡轮机下游布置有第一催化器11。在第二涡轮增压器20下游或第二涡轮增压器20的第二涡轮机下游布置有第二催化器21。在第一催化器11和第二催化器21下游布置有颗粒过滤器30。在颗粒催过滤器30下游放置有漏斗形排出部件50。
在排气系统90中，在第一涡轮机壳体15中布置有第一λ传感器13，并且在第二涡轮机壳体25中布置有第二λ传感器23。此外，排气系统90具有第一监控传感器14和第二监控传感器24，其中，第一监控传感器14布置在第一催化器11下游并且在颗粒过滤器30上游，而第二监控传感器24布置在第二催化器21下游并且在颗粒过滤器30上游。
用于补偿第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20的运动和/或变形的伸展补偿体60在示出的排气系统90中被固定在第一涡轮增压器10上和在第二涡轮增压器20上，并且可运动地布置在第一催化器11以及第二催化器21上。
图3以剖视的侧视图示出在图2中示出的排气系统90。如图3可见，第一增压空气输送部16和第二增压空气输送部26以及第一纯净空气管路18和第二纯净空气管路28的接口分别位于相同的平面上。
图4示出排气系统90的排气通道和排气壳体。在图4中示出用于第一涡轮增压器10的第一涡轮机壳体15和用于第二涡轮增压器20的第二涡轮机壳体25。此外由图4得出，第一排气歧管12设有用于使废气从内燃机70进入第一排气歧管12的第一废气入口17，并且第二排气歧管22设有用于使废气从内燃机70进入第二排气歧管22的第二废气入口27。第一排气歧管12设计成，使得废气首先沿曲轴箱71的第一高度方向H1从第一废气入口17被引导至第一涡轮增压器10。第二排气歧管22设计成，使得废气首先沿曲轴箱71的第二高度方向H2从第二废气入口27被引导至第二涡轮增压器20。第一高度方向H1反向于第二高度方向H2延伸。
在图5中以侧视图示出上面所说明的驱动系统100。图5示出，两个催化器11、21和颗粒过滤器30在曲轴箱71的宽度方向B上在曲轴箱71旁边在曲轴箱71的纵向方向L上布置在仅约40％的曲轴箱长度上。此外，在图5中示出，第一涡轮增压器10和第二涡轮增压器20布置在曲轴箱71的前三分之一的区域的旁边。
图6示出具有上面详细阐述的驱动系统100的机动车1000。在示出的机动车1000中，第一涡轮增压器10、第二涡轮增压器20、催化器11、21和颗粒过滤器30布置在机动车1000的发动机舱M中的排气系统90之内。
附图标记列表
10 第一涡轮增压器
11 第一催化器
12 第一排气歧管
13 第一λ传感器
14 第一监控传感器
15 第一涡轮机壳体
16 第一增压空气输送部
17 第一废气入口
18 第一纯净空气管路
20 第二涡轮增压器
21 第二催化器
22 第二排气歧管
23 第二λ传感器
24 第二监控传感器
25 第二涡轮机壳体
26 第二增压空气输送部
27 第二废气入口
28 第二纯净空气管路
30 颗粒过滤器
40 进气系统
50 漏斗形排出部件
60 伸展补偿体
70 内燃机
71 曲轴箱
80 通道
90 排气系统
100 驱动系统
B 宽度方向
H 高度方向
H1 第一高度方向
H2 第二高度方向
L 纵向方向

Claims (10)

1.一种用于驱动机动车(1000)的驱动系统(100)，该驱动系统具有第一涡轮增压器(10)、第二涡轮增压器(20)和内燃机(70)，其中，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)为了驱动机动车(1000)而与内燃机(70)作用连接，其特征在于，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)在曲轴箱(71)旁边的限定的通道(80)中在内燃机(70)的曲轴箱(71)的高度方向(H)上重叠地布置。
2.根据权利要求1所述的驱动系统(100)，其特征在于，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)在与曲轴箱(71)的高度方向(H)平行或成锐角地延伸的布置方向上直接地或基本上直接地重叠地布置。
3.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)在曲轴箱(71)的宽度方向(B)上布置在曲轴箱(71)旁边，尤其是布置在曲轴箱(71)的高度上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)布置在曲轴箱(71)的前部区域的旁边，优选布置在曲轴箱(71)的前三分之一的区域的旁边，其中，废气流动方向从曲轴箱(71)的前部区域延伸至曲轴箱(71)的后部区域。
5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，设有第一排气歧管(12)和第二排气歧管(22)，所述第一排气歧管具有用于使废气从内燃机(70)进入所述第一排气歧管(12)的第一废气入口(17)，所述第二排气歧管具有用于使废气从内燃机(70)进入所述第二排气歧管(22)的第二废气入口(27)，其中，所述第一排气歧管(12)设计和布置成，使得废气首先沿曲轴箱(71)的第一高度方向(H1)或基本上沿曲轴箱的第一高度方向(H1)从第一废气入口(17)被引导至第一涡轮增压器(10)，并且所述第二排气歧管(22)设计和布置成，使得废气首先沿曲轴箱(71)的第二高度方向(H2)或基本上沿曲轴箱的第二高度方向(H2)从第二废气入口(27)被引导至第二涡轮增压器(20)，其中，第一高度方向(H1)反向于第二高度方向(H2)延伸。
6.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，第一涡轮增压器(10)具有第一涡轮机壳体(15)并且第二涡轮增压器(20)具有第二涡轮机壳体(25)，在第一涡轮机壳体(15)中布置有第一λ传感器(13)并且在第二涡轮机壳体(25)中布置有第二λ传感器(23)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，在所述驱动系统(100)中，在第一涡轮增压器(10)下游和在第二涡轮增压器(20)下游布置有至少一个催化器(11、21)，并且在所述至少一个催化器(11、21)下游布置有至少一个颗粒过滤器(30)，在所述驱动系统(100)中，在所述至少一个催化器(11、21)下游并且在所述至少一个颗粒过滤器(30)上游布置有至少一个监控传感器(14、24)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，在所述驱动系统(100)中，在第一涡轮增压器(10)下游和在第二涡轮增压器(20)下游布置有至少一个催化器(11、21)，在所述驱动系统(100)中，用于补偿第一涡轮增压器(10)和/或第二涡轮增压器(20)的运动和/或变形的伸展补偿体(60)被固定在第一涡轮增压器(10)上和/或在第二涡轮增压器(20)上并且可运动地布置在所述至少一个催化器(11、21)上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，其特征在于，在所述驱动系统(100)中，在第一涡轮增压器(10)下游和在第二涡轮增压器(20)下游布置有至少一个催化器(11、21)，并且在所述至少一个催化器(11、21)下游布置有至少一个颗粒过滤器(30)，其中，所述至少一个催化器(12、21)和/或所述至少一个颗粒过滤器(30)在曲轴箱(71)的宽度方向(B)上在曲轴箱(71)旁边在曲轴箱(71)的纵向方向(L)上在大约40％至80％之间、优选大约50％至70％之间的曲轴箱长度上布置。
10.一种机动车(1000)，其具有根据上述权利要求中任一项所述的驱动系统(100)，第一涡轮增压器(10)和第二涡轮增压器(20)在机动车(1000)的发动机舱(M)中在曲轴箱(71)旁边的限定的通道(80)中在内燃机(70)的曲轴箱(71)的高度方向(H)上重叠地布置。
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