DE10122406B4

DE10122406B4 - Brennkraftmaschine mit Aufladegruppe

Info

Publication number: DE10122406B4
Application number: DE10122406A
Authority: DE
Inventors: Achim Friedrich
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: DE10122406A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen mit einer Aufladegruppe (1), bestehend aus einem ersten und einem zweiten Abgasturbolader, mit jeweils einem Verdichter (4, 5) und einer Turbine (2, 3), zur Aufladung der Brennkraftmaschine, wobei die Ansaugluft zu dem Verdichter (4, 5) entgegengesetzt zu der Richtung zugeführt wird, in der die Abgase von der Turbine (2, 3) abgeführt werden, mit einem Trägergehäuse (6), welches die Aufladegruppe (1) trägt, wobei das Trägergehäuse (6) mit der Aufladegruppe (1) auf einer Zylinderkopfoberseite der Brennkraftmaschine entweder in einem ersten oder in einem zweiten Anbauzustand angeordnet ist, die sich durch die Richtung der Zuführung der Ansaugluft zu den Verdichtern (4, 5) und der Richtung der Abführung der Abgase von den Turbinen (2, 3) voneinander unterscheiden, der eine der beiden Anbauzustände sich durch Drehung des Trägergehäuses (6) mit der Aufladegruppe (1) um eine Drehachse aus dem anderen der beiden Anbauzustände ergibt, die Drehachse senkrecht zu der Zylinderkopfoberseite der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Aufladegruppe und Trägergehäuse.
Bei Brennkraftmaschinen werden Abgasturbolader zur Leistungssteigerung verwendet, beispielsweise mittels einer Aufladegruppe bestehend aus einem ersten und zweiten Abgasturbolader. Üblicherweise wird die Aufladegruppe auf der Oberseite des Kurbelgehäuses angebracht. Die räumlichen Gegebenheiten eines Fahrzeugs oder Schiffes bestimmen hierbei wie die Zufuhr der Frischluft und die Ableitung des Abgases zu erfolgen hat. Sie bestimmen also letztendlich den Anbauzustand der Aufladegruppe, z. B. indem der Abgasaustritt auf der Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine erfolgen muss. Für den Hersteller der Brennkraftmaschine bedeutet dies, dass er für dieselbe Brennkraftmaschine unterschiedliche Trägergehäuse, Krümmer und unterschiedliche Schmiermittel- und Kühlmittel-Leitungen für die Aufladegruppe bevorraten muss.
Aus der DE 44 32 073 A1 ist ein Trägergehäuse mit Fuß für einen Abgasturbolader bekannt. Beide lassen sich in zwei unterschiedlichen Anbauzuständen auf der Brennkraftmaschine anbringen. Problematisch bleibt jedoch auch bei dieser Lösung die Teilevielfalt.
Aus der DE 30 05 655 A1 ist eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit einer Aufladegruppe bekannt, welche in einem ersten oder zweiten Anbauzustand auf der Oberseite der Brennkraftmaschine anordenbar ist.
Aus der DE-GM 7 004 611 ist eine Aufladegruppe bekannt, welche auf einem rahmenförmigen Traggerüst angeordnet ist. Hierbei wird der Rahmen des Traggerüsts als Leitung für die Betriebs- und Kühlmittel mit herangezogen.
Bei den Brennkraftmaschinen nach dem Stand der Technik ist problematisch, dass für die beiden Anbauzustände der Aufladegruppe bisher unterschiedliche Trägergehäuse verwendet werden müssen, um die gleichen Schmiermittel-Versorgungsanschlüsse im Brennkraftmaschinengehäuse für diese beiden Anbauzustände verwenden zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit einer Aufladegruppe samt Trägergehäuse, welche in zwei Anbauzuständen angeordnet werden soll, zu entwickeln wobei das gleiche Trägergehäuse für die beiden Anbauzustände verwendet werden soll und für die beiden Anbauzustände nur wenig Änderungen im Brennkraftmaschinengehäuse notwendig sein sollen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen hierzu sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen mit einer Aufladegruppe bestehend aus zwei Abgasturboladern, mit jeweils einem Verdichter und einer Turbine, zur Aufladung der Brennkraftmaschine, wobei die Ansaugluft zu dem Verdichter entgegengesetzt zu der Richtung zugeführt wird, in der die Abgase von der Turbine abgeführt werden, mit einem Trägergehäuse, welches die Aufladegruppe trägt, wobei das Trägergehäuse mit der Aufladegruppe auf einer Zylinderkopfoberseite der Brennkraftmaschine entweder in einem ersten oder in einem zweiten Anbauzustand angeordnet ist, die sich durch die Richtung der Zuführung der Ansaugluft zu den Verdichtern und der Richtung der Abführung der Abgase von den Turbinen voneinander unterscheiden, sieht die Erfindung vor, dass der eine der beiden Anbauzustände sich durch Drehung des Trägergehäuses mit der Aufladegruppe um eine Drehachse aus dem anderen der beiden Anbauzustände ergibt. Hierbei verläuft die Drehachse senkrecht zu der Zylinderkopfoberseite der Brennkraftmaschine durch den Schnittpunkt zweier Verbindungslinien zwischen diagonal gegenüberliegenden Zylinderkopfaustritten. Im Trägergehäuse sind die Kanäle für Kühl- und Schmiermittel angeordnet. Zwischen dem Trägergehäuse und der Brennkraftmaschine ist eine Konsole ortsfest angeordnet, welche die Kanäle für den Schmiermittel-Zulauf zum Trägergehäuse und für den Schmiermittel-Rücklauf vom Trägergehäuse enthält.
Bei einer Drehung der Aufladegruppe um 180 Grad bleiben die Anschlüsse der Abgasleitung zum Zylinderkopf-Austritt also unverändert. Da der Kanal für den Schmiermittel-Rücklauf in dieser Drehachse liegt, bleibt dessen Lage bezüglich des Kurbelgehäuses ebenfalls unverändert. Der deutlich höhere Integrationsgrad des Trägergehäuses gegenüber dem Stand der Technik bietet den Vorteil eines geringeren Serviceaufwands und eine verbesserte Servicefreundlichkeit. Da weniger Teile verwendet werden, besteht somit insgesamt ein geringeres Ausfallrisiko sowie eine geringere Lagerhaltung. Als Konsequenz ergibt sich somit eine entsprechende Kosten-Reduktion.
Zusätzlich ist die Konsole vorgesehen, welche zwischen dem Trägergehäuse und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. In die Konsole sind die Kanäle für den Schmiermittel-Zulauf und den Schmiermittel-Rücklauf integriert. Der Ausgang des Schmiermittel-Rücklaufs an der Konsole ist hierbei gegenüber dem Eingang des Schmiermittel-Rücklaufs der Konsole achsversetzt. Hierdurch wird vermieden, dass die Öffnung im Kurbelgehäuse für den Schmiermittel-Rücklauf z. B. mit einer Trennwand zusammenfällt. Da beim Drehen der Aufladegruppe mit dem Trägergehäuse die Konsole ortsfest auf der Brennkraftmaschine verbleibt, sind ein erster und zweiter Ausgang für den Schmiermittel-Zulauf in der Konsole vorgesehen. Der nicht aktive Ausgang wird dann über einen Verschluss-Deckel abgedichtet. Für beide Anbauzustände kann somit dieselbe Konsole verwendet werden. Die Verbindung zwischen der Konsole und dem Trägergehäuse ist über Verbindungsstücke ausgeführt.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:
1A erster Anbauzustand der Aufladegruppe
1B zweiter Anbauzustand der Aufladegruppe
2 ein Trägergehäuse mit Konsole
3 eine perspektive Darstellung des Trägergehäuses mit der Konsole
4 die Konsole, erste Ausführungsform
5 die Konsole, erste Ausführungsform
6 die Konsole, zweite Ausführungsform
In 1A ist ein erster Anbauzustand der Aufladegruppe 1 dargestellt. Die Aufladegruppe 1 besteht aus einer ersten Turbine 2, zweiten Turbine 3, einem ersten Verdichter 4 und einem zweiten Verdichter 5. Die Zuführung des Abgases zur ersten und zweiten Turbine 2 bzw. 3 erfolgt hierbei in Richtung der Pfeile 8. Die Abführung des Abgases erfolgt in Richtung der Pfeile 9. Die Zufuhr der Ladeluft erfolgt in Richtung der Pfeile 10. Die Abführung der Ladeluft aus den beiden Verdichtern erfolgt in Richtung der Pfeile 11. In 1A ist mit den Bezugszeichen x eine Drehachse dargestellt. Um diese Drehachse x kann die Aufladegruppe 1 um 180 Grad verschwenkt werden. Die Drehachse ergibt sich geometrisch aus dem Schnittpunkt zweier Verbindungslinien. Die ersten Verbindungslinie ist durch die beiden Zylinderkopf-Austritte 14.1 und 14.4 definiert. Die zweite Verbindungslinie ist durch die Verbindung der beiden Zylinderkopf-Austritte 14.2 und 14.3 definiert. Mit Bezugszeichen 6 ist ein Trägergehäuse dargestellt, auf welchem die Aufladegruppe 1 angeordnet ist.
In 1B ist der zweite Anbauzustand der Aufladegruppe 1 dargestellt. Die Aufladegruppe 1 mit dem Trägergehäuse 6 ist also gegenüber der Darstellung in der 1A um 180 Grad um die Drehachse x gedreht. Ebenfalls gedreht werden die unmittelbaren Anschlussstücke der Abgasleitung 12, beispielsweise der Krümmer 17 und das Anschlussstück 13. Ein Abschnitt der Abgasleitung 12 mit dem Zylinderkopf-Austritt 15 bzw. Zylinderkopf-Austritt 16 kann nunmehr unmittelbar an den zweiten Verdichter 5 angeschlossen werden. Die örtliche Position der Zylinderkopf-Austritte im ersten und zweiten Anbauzustand sind identisch. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Abgasleitung 12 für beide Anbauzustände dieselbe ist.
In 2 ist das Trägergehäuse 6 mit einer Konsole 7 dargestellt. Die Darstellung entspricht dem ersten Anbauzustand, entsprechend der 1A. Die Abgaszuführung erfolgt in Richtung der Pfeile 8 zu der ersten und zweiten Turbine 2 und 3. Die Abführung des Abgases erfolgt aus der Zeichnungsebene heraus. Die Aufladegruppe 1 sitzt auf dem Trägergehäuse 6. Die Drehachse x der 1A und 1B ist hier als senkrechte Linie strichpunktiert eingezeichnet. Um diese Drehachse x kann die Aufladegruppe verschwenkt werden. Mit dem Bezugszeichen y ist eine zweite Achse dargestellt, welche den Schmiermittel-Rücklauf am Ausgang der Konsole 7 bezeichnet. Die Verbindung der Konsole 7 mit dem Trägergehäuse 6 erfolgt über Verbindungsstücke 18.1 und 18.2.
In 3 ist das Trägergehäuse 6 und die Konsole 7 perspektivisch dargestellt. Bei dieser Darstellung ist die Zuführung bzw. Abführung der Medien ersichtlich. Mit Bezugszeichen 20 ist der Schmiermittel-Zulauf am Eingang der Konsole 7 bezeichnet. Von dort strömt das Schmiermittel via Verbindungsstück 18.1 zur Oberseite des Trägergehäuses 6. Der Schmiermittel-Zulauf auf der Oberseite des Trägergehäuses 6 zur Aufladegruppe 1 erfolgt in Richtung der Pfeile 19. Mit Bezugszeichen 23 ist der Kühlmittel-Zulauf auf der Unterseite des Trägergehäuses 6 dargestellt. Das Kühlmittel durchströmt das Trägergehäuse 6 und wird an der Oberseite des Trägergehäuses 6 in Richtung der Pfeile 23 zur Aufladegruppe 1 zugeführt. Der Schmiermittel-Rücklauf 24 führt von der Aufladegruppe 1 durch das Trägergehäuse 6 via Verbindungsstück 18.2 zur Konsole 7. Von dort wird es in Richtung des Pfeils 26 in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine abgeführt. Die Aufladegruppe 1 kann vom ersten Anbauzustand in den zweiten Anbauzustand überführt werden. Hierzu wird die Aufladegruppe 1 mit dem Trägergehäuse 6 und den unmittelbaren Anschlussstücken der Abgasleitung 12 um die Drehachse x verschwenkt. Die Konsole 7 verbleibt ortsfest auf dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.
In 4 ist die Konsole 7 in einer ersten Ausführung dargestellt. Diese Ausführung entspricht der Darstellung der Konsole 7 in 3. Der Schmiermittel-Zulauf erfolgt am Eingang der Konsole in Richtung des Pfeils 20. Am ersten Ausgang 21 der Konsole wird es in Richtung des eingezeichneten Pfeils in das Trägergehäuses 6 weitergeführt. Der Schmiermittel-Rücklauf erfolgt in Richtung des Pfeils 25 durch die Konsole 7 hindurch in Richtung des Pfeils 26. Der Schmiermittel-Rücklauf, am Eingang 25 der Konsole 7, ist in Verlängerung der Drehachse x angeordnet. Der Schmiermittel-Rücklauf, am Ausgang 26 der Konsole 7, befindet sich in Richtung der Achse y. Der Ausgang des Schmiermittel-Rücklaufs aus der Konsole 7 ist gegenüber dem Eingang achsversetzt. Über diesen Achsversatz lässt sich das Schmiermittel an einer vorgebbaren Stelle in das Kurbelgehäuse einbringen. Bei dieser ersten Ausführung durchströmt der Schmiermittel-Zulauf die Konsole 7 geradlinig. Ein Verschluss-Deckel 27 verschließt hierbei einen zweiten Ausgang 22 der Konsole 7. Mit der ersten Ausführung der Konsole 7 korrespondiert die Darstellung der 5. Bei dieser Darstellung ist der Schmiermittel-Zulauf 20 am Eingang der Konsole deutlich ersichtbar.
In 6 ist eine zweite Ausführung der Konsole 7 dargestellt. Bei dieser zweiten Ausführung ist der erste Ausgang 21 über den Verschluss-Deckel 27 verschlossen. Der Schmiermittel-Zulauf 20 erfolgt nach wie vor in Richtung des Pfeils. Danach wird das Schmiermittel über in der Konsole 7 integrierte Kanäle zum zweiten Ausgang 22 geführt. Die Anpassung des Schmiermittel-Zulauf 20 der Konsole 7 an den jeweiligen Anbauzustand der Aufladegruppe 1 erfolgt über den Verschluss-Deckel 27. Für die Funktionalität des Schmiermittel-Rücklaufs gilt das oben Gesagte.

1: Aufladegruppe
2: erste Turbine
3: zweite Turbine
4: erster Verdichter
5: zweiter Verdichter
6: Trägergehäuse
7: Konsole
8: Abgas, Zuführung
9: Abgas, Abführung
10: Ladeluft, Zuführung
11: Ladeluft, Abführung
12: Abgasleitung
13: Anschlussstück
14.1, 14.2, 14.3, 14.4: Zylinderkopf-Austritt
15: Zylinderkopf-Austritt
16: Zylinderkopf-Austritt
17: Krümmer
18.1, 18.2: Verbindungsstück
19: Schmiermittel-Zulauf
20: Schmiermittel-Zulauf, Eingang Konsole
21: Schmiermittel-Zulauf, erster Ausgang Konsole
22: Schmiermittel-Zulauf, zweiter Ausgang Konsole
23: Kühlmittel-Zulauf
24: Schmiermittel-Rücklauf
25: Schmiermittel-Rücklauf, Eingang Konsole
26: Schmiermittel-Rücklauf, Ausgang Konsole
27: Verschluss-Deckel

Claims

Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen mit einer Aufladegruppe (1), bestehend aus einem ersten und einem zweiten Abgasturbolader, mit jeweils einem Verdichter (4, 5) und einer Turbine (2, 3), zur Aufladung der Brennkraftmaschine, wobei die Ansaugluft zu dem Verdichter (4, 5) entgegengesetzt zu der Richtung zugeführt wird, in der die Abgase von der Turbine (2, 3) abgeführt werden, mit einem Trägergehäuse (6), welches die Aufladegruppe (1) trägt, wobei das Trägergehäuse (6) mit der Aufladegruppe (1) auf einer Zylinderkopfoberseite der Brennkraftmaschine entweder in einem ersten oder in einem zweiten Anbauzustand angeordnet ist, die sich durch die Richtung der Zuführung der Ansaugluft zu den Verdichtern (4, 5) und der Richtung der Abführung der Abgase von den Turbinen (2, 3) voneinander unterscheiden, der eine der beiden Anbauzustände sich durch Drehung des Trägergehäuses (6) mit der Aufladegruppe (1) um eine Drehachse aus dem anderen der beiden Anbauzustände ergibt, die Drehachse senkrecht zu der Zylinderkopfoberseite der Brennkraftmaschine durch den Schnittpunkt zweier Verbindungslinien zwischen diagonal gegenüberliegenden Zylinderkopfaustritten (14) verläuft, im Trägergehäuse (6) Kanäle für Kühl- und Schmiermittel (19, 23, 24) angeordnet sind und zwischen dem Trägergehäuse (6) und der Brennkraftmaschine eine Konsole (7) ortsfest angeordnet ist, welche die Kanäle für den Schmiermittel-Zulauf (20, 21, 22) zum Trägergehäuse (6) und für den Schmiermittel-Rücklauf (25, 26) vom Trägergehäuse (6) enthält.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal für den Schmiermittel-Rücklauf (24) im Trägergehäuse (6) koaxial zur Drehachse angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Kanals für den Schmiermittel-Rücklauf (26) der Konsole (7) und der Eingang des Kanals für den Schmiermittel-Rücklauf (25) der Konsole (7) achsversetzt zueinander angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ausgang (21) und ein zweiter Ausgang (22) des Kanals für den Schmiermittel-Zulauf (20) in der Konsole (7) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Anbauzustand des Trägergehäuses (6) mit der Aufladegruppe (1) entweder der erste Ausgang (21) oder der zweite Ausgang (22) mittels eines Verschluss-Deckels (27) verschlossen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Konsole (7) und dem Trägergehäuse (6) Verbindungsstücke (18) angeordnet sind, mittels denen die Kanäle für den Schmiermittel-Zulauf (20, 21, 22) sowie den Schmiermittel-Rücklauf (25, 26) in der Konsole (7) mit den Kanälen für den Schmiermittel-Zulauf (19) sowie den Schmiermittel-Rücklauf (24) im Trägergehäuse (6) verbunden sind.