DE102005018770A1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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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 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung zuführt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- 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.
- 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 35 32 938 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. - Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen neuartigen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.
- 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 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung zuführt.
- 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 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung. Im Motorbetrieb hingegen führt die hydraulische Maschine dem Abgasturbolader 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.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 : eine schematisierten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine. - Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf
1 in größerem Detail beschrieben. -
1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einem Abgasturbolader10 im Bereich eines Turbinenrotors11 sowie eines Verdichterrotors12 . Der Turbinenrotor11 wird auch als Turbinenrad und der Verdichterrotor12 als Verdichterrad bezeichnet. Turbinenrotor11 sowie Verdichterrotor12 sind auf einer gemeinsamen Welle13 gelagert und rotieren zusammen um eine Längsmittelachse14 der Welle13 . Die Welle13 ist über Lager15 in einem Lagergehäuse16 gelagert, wobei zumindest ein Abschnitt des Lagergehäuses16 zwischen dem Turbinenrotor11 und dem Verdichterrotor12 positioniert ist. - Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, in das zwischen dem Turbinenrotor
11 und dem Verdichterrotor12 positionierte Lagergehäuse16 mindestens eine hydraulische Maschine17 , bzw. zumindest deren Antrieb (Zahnradpaar19 ,20 ) zu integrieren. Die hydraulische Maschine17 ist entweder im Generatorbetrieb bzw. Pumpenbetrieb oder im Motorbetrieb betreibbar. Im Generatorbetrieb bzw. Pumpenbetrieb entnimmt die hydraulische Maschine17 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung, um vom Abgasturbolader10 bereitgestellte Überschussleistung in zum Beispiel mechanische Antriebsenergie umzuwandeln. Im Motorbetrieb hingegen führt die hydraulische Maschine17 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung zu, um auch dann für ein optimales Ladeluftverhältnis zu sorgen, wenn der Abgasturbolader10 keine ausreichende Abgasleistung bereitstellt. - Im Ausführungsbeispiel der
1 ist die hydraulische Maschine17 über ein als Zahnradgetriebe18 ausgebildetes Übersetzungsgetriebe mit der Welle13 des Abgasturboladers10 gekoppelt. - Ein erstes Zahnrad
19 sitzt auf der Welle13 des Abgasturboladers10 , ein zweites Zahnrad20 ist mit der hydraulischen Maschine17 gekoppelt. Durch die Wahl der Durchmesser der beiden Zahnräder19 und16 kann das Übersetzungsverhältnis der Drehzahlen von Welle13 und hydraulischer Maschine17 bestimmt werden. Durch eine nicht dargestellte Kupplung kann das Getriebe18 geöffnet bzw. geschlossen werden, um so die hydraulische Maschine17 an die Welle13 anzukoppeln bzw. von der Welle13 abzukoppeln. - Durch die Integration der hydraulischen Maschine
17 in das Lagergehäuse16 können ohnehin vorhandene Ölzulaufanschlüsse sowie Ölablaufanschlüsse des Lagergehäuses16 zur Ölversorgung der oder jeder hydraulischen Maschine17 verwendet werden. Es ist keine separate Abdichtung der hydraulischen Maschine17 erforderlich. Durch die Integration der hydraulischen Maschine17 in das Lagergehäuse16 wird das Schwingungsverhalten des Abgasturboladers10 nicht negativ beeinträchtigt. Vielmehr wird durch Vermeidung überkragender Massen, die sich durch Anbindung einer als separate Baugruppe ausgebildeten hydraulischen Maschine17 ergeben würden, vermieden. Durch die Integration der hydraulischen Maschine17 in das Lagergehäuse16 ist eine kompakte Bauform möglich. - Wie oben schon angedeutet, kann die Integration der hydraulischen Maschine
17 in das Lagergehäuse16 durchaus auch so verstanden werden, dass zumindest deren Antrieb19 ,20 in das Lagergehäuse16 integriert ist und die eigentliche hydraulische Maschine17 an das Lagergehäuse16 angeflanscht ist. -
- 10
- Abgasturbolader
- 11
- Turbinenrotor
- 12
- Verdichterrotor
- 13
- Welle
- 14
- Längsmittelachse
- 15
- Lager
- 16
- Lagergehäuse
- 17
- hydraulische Maschine
- 18
- Zahnradgetriebe
- 19
- Zahnrad
- 20
- Zahnrad
Claims (4)
- 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 dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung entnimmt oder in einem sogenannten Motorbetrieb dem Abgasturbolader mechanische Wellenleistung zuführt. - 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. - 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. - 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.
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