DE102007060397A1

DE102007060397A1 - Turbolader und Zylinderkopf

Info

Publication number: DE102007060397A1
Application number: DE102007060397A
Authority: DE
Inventors: Jan Zimmermann
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18
Also published as: CN101493029A; CN101493029B; RU2008149175A; US20090151327A1

Abstract

Es ist ein Turbolader (10) mit einem Verbindungsflansch (12) zur Verbindung mit einem Zylinderkopf (32) vorgesehen, wobei der Verbindungsflansch (12) mindestens eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) zur Aufnahme einer Fluidleitung (22, 24, 26, 28) zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufweist. Ferner wird ein Zylinderkopf (32) offenbart, der einen Verbindungsflansch (34) zur Verbindung mit einem Turbolader (10) umfasst, wobei der Verbindungsflansch (34) mindestens eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) zur Aufnahme einer Fluidleitung (22, 24, 26, 28) zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufweist. Des Weiteren ist eine Motoranordnung mit einem Zylinderkopf (32) und einem an den Zylinderkopf (32) angeflanschten Turbolader (10) vorgesehen. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich einen Turbolader (10) und einen Zylinderkopf (32) einfach, schnell und unkompliziert miteinander zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader zur Verbindung mit einem Zylinderkopf, sowie einen Zylinderkopf zur Verbindung mit einem Turbolader.
Ein Abgasturbolader besteht aus einem Verdichter und einer Turbine, die durch eine gemeinsame Welle miteinander verbunden sind. Dabei liefert die Turbine, angetrieben von den Abgasen des Motors, die Antriebsenergie für den Verdichter. Um die Abgase zum Turbolader zu leiten ist vor dem Turbolader ein Krümmer erforderlich. Sowohl eine Integration der Krümmer in den Zylinderkopf als auch eine derartige Integration des Turboladers ist aus der JP 2002303145 hinreichend bekannt. Zur Ölversorgung und -abfuhr sowie zur Wasserversorgung und -abfuhr ist es erforderlich durch mehrere Montageschritte die hierfür erforderlichen Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden zu montieren. Dadurch ist der Anschluß des Turboladers an den Zylinderkopf zum einen schwierig, fehleranfällig und kostenintensiv.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader und einen Zylinderkopf zur Verfügung zu stellen, die sich einfach, schnell und unkompliziert miteinander verbinden lassen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Turbolader umfasst einen Verbindungsflansch zur Verbindung mit einem Zylinderkopf. Erfindungsgemäß weist der Verbindungsflansch mindestens eine Anschlussöffnung zur Aufnahme einer Fluidleitung zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden auf. Wobei Fluide insbesondere Flüssigkeiten oder gasförmigen Medien sein können, welche über die jeweiligen Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden sowohl dem Turbolader als auch dem Zylinderkopf zu- und abgeführt werden können.
Durch die mindestens eine Anschlussöffnung zur Aufnahme einer Fluidleitung zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden entsteht ein insgesamt kompakterer Gesamtmotor. Ferner entfallen durch den Wegfall einzelner Komponenten, wie Saugrohr, Abgaskrümmer und/oder anderer Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden Schnittstellen bzw. Verbindungselemente, wodurch einerseits der Montageaufwand verringert und andererseits potentielle Leckstellen minimiert werden. Auf diese Weise wird der Kostenaufwand für Montage, Demontage und für mögliche Reparaturen erheblich reduziert. Des Weiteren wird durch die Einsparung von Bauteilen und Schnittstellen die Motorraumnutzung optimiert und durch kürzere Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden das Ansprechverhalten des Turboladers verbessert. Dadurch wird eine Verbindung des Turboladers mit dem Zylinderkopf einfach, schnell und unkompliziert ermöglicht.
Vorteilhaft ist es möglich, dass die Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden durch den Turbolader selber ausgebildet sein können. Dabei können die Anschlussöffnungen einen Teil der Fluidleitung zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden ausbilden und/oder in der Flanschverbindungsfläche angeordnet sein. Auf diese Weise wird die Montage vereinfacht. Ferner werden Bauteile und damit Kosten eingespart, thermodynamische Vorteile erreicht und die Haltbarkeiten des Turboladers und des Zylinderkopfes verbessert.
In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die mindestens eine Anschlussöffnung eine Wasserversorgungsleitung auf. Dabei erweist sich als Vorteil, dass einerseits mittels einer im Turbolader integrierten Wasserversorgungsleitung die Temperatur des Turboladers ausreichend geregelt werden kann und andererseits keine zusätzlich anzuflanschende und damit Leck anfällige Wasserleitung zwischen Turbolader und Zylinderkopf benötigt wird.
Insbesondere kann die mindestens eine Anschlussöffnung auch eine Druckölversorgungsleitung und in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eine Leckölversorgungsleitung aufnehmen. Auf diese Weise können die Ölversorgung und die Leckölversorgung des Turboladers aus den Ölkanälen des Zylinderkopfes erfolgen, ohne eine zusätzliche und eventuell Leck anfällige Verbindung im Motorraum zu schaffen.
Vorteilhaft weist der Verbindungsflansch je eine Anschlussöffnung für einen Auslasskrümmer und einen Einlasskrümmer eines Zylinderkopfes auf. So dass sichergestellt werden kann, dass auch die Ein- und Auslasskanäle mit nur einem Verbindungsflansch anbringbar sind und eine Montage unkompliziert und schnell erfolgen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Turbolader über den Verbindungsflansch an einem Zylinderkopf befestigbar. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass alle notwendigen Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden des Turboladers über eine Anschlussöffnung des Verbindungsflansches mit den entsprechenden Gegenstücken der Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden im Zylinderkopfes schnell, einfach und unkompliziert verbunden werden können. Über den Verbindungsflansch können alle denkbaren und notwendigen Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden des Turboladers mit dem Zylinderkopf verbunden werden, dazu zählen nicht nur die bereits genannten Wasser- und Ölversorgungsleitungen, sondern auch Fluidleitung zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden für Kurbelgehäusegase und ähnliches.
Der erfindungsgemäße Zylinderkopf umfasst einen Verbindungsflansch zur Verbindung mit einem Turbolader, wobei der Verbindungsflansch mindestens eine Anschlussöffnung zur Aufnahme einer Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluid aufweist. Wie auch bei dem erfindungsgemäßen Turbolader entsteht dadurch ein insgesamt kompakterer Gesamtmotor und es wird verhindert, dass durch den Wegfall einzelner Komponenten, wie Saugrohr, Abgaskrümmer und/oder anderer Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden Schnittstellen bzw. Verbindungselemente entfallen, wodurch einerseits der Montageaufwand verringert und andererseits potentielle Leckstellen minimiert werden. Ferner wird der Kostenaufwand für Montage, Demontage und für mögliche Reparaturen erheblich reduziert und durch die Einsparung von Bauteilen und Schnittstellen die Motorraumnutzung optimiert und durch kürzere Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden das Ansprechverhalten des Turboladers verbessert. Dadurch wird eine Verbindung des Turboladers mit dem Zylinderkopf einfach, schnell und unkompliziert ermöglicht.
Vorteilhaft ist es möglich, dass die Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden durch den Turbolader selber ausgebildet sein können. Dabei können die Anschlussöffnungen einen Teil der Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden ausbilden und/oder in der Flanschverbindungsfläche angeordnet sein. Auf diese Weise wird die Montage vereinfacht. Ferner werden Bauteile und damit Kosten eingespart, thermodynamische Vorteile erreicht und die Haltbarkeiten des Turboladers und des Zylinderkopfes verbessert.
Vorzugsweise nimmt die mindestens eine Anschlussöffnung eine Wasserversorgungsleitung auf, mit deren Hilfe der Temperaturhaushalt des Zylinderkopfes aktiv unterstützt und gesteuert werden kann, ohne eine zusätzliche, anzuflanschende, leckanfällige Wasserleitung zwischen Turbolader und Zylinderkopf zu verlegen. Ferner wird durch die Wasserversorgungsleitung eine ausreichende Kühlung des Zylinderkopfes gewährleistet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nimmt die mindestens eine Anschlussöffnung eine Druckölversorgungsleitung und in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine Leckölversorgungsleitung auf. Dadurch wird die Öl- und die Leckölversorgung des Turboladers aus den Ölkanälen des Zylinderkopfes erfolgen, ohne eine zusätzliche und eventuell Leck anfällige Verbindung im Motorraum zu schaffen.
Vorzugsweise kann der Verbindungsflansch je eine Anschlussöffnung für einen Auslasskrümmer und einen Einlasskrümmer eines Zylinderkopfes aufweisen. Dabei können die Ein- und Auslasskanäle derart zum Verbindungsflansch hin verzogen sein, dass sie sich bereits innerhalb des Zylinderkopfes in ihren jeweiligen Sammlern vereinigen. Auf diese Weise wäre nur ein Verbindungsflansch für Ein- und Auslasskanal vorhanden und die Motorraumnutzung wird aufgrund des geringeren Volumens optimiert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Motoranordnung, die einen oben genannten Zylinderkopf und einen an den Zylinderkopf angeflanschten Turbolader aufweist. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Turboladers mit einem erfindungsgemäßen Zylinderkopfes ist es möglich alle Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden, die zwischen diesen beiden Bauteilen liegen, mit einer einzigen schnellen, unkomplizierten und vereinfachten Montage zu verbinden, da dabei nur eine einzige Fügerichtung eingehalten werden muß.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert. Weitere Vorteile und Ausführungen ergeben sich aus den Ansprüchen.
Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Turboladers;
2 eine schematische perspektivische durchsichtige Ansicht eines erfindungsgemäßen Turboladers mit hervorgehobenen Fluidleitungen zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden;
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes;
Der in 1 und 2 dargestellte Turbolader 10 weist einen Verbindungsflansch 12 mit mehreren Anschlussöffnungen 14, 16, 18, 20 auf, wobei die Anschlussöffnungen 14, 16, 18, 20 entweder jeweils eine Fluidleitung 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufnehmen können oder diese durch den Turbolader 10 ausgebildet sind. Dabei können die Fluidleitungen 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden beispielsweise Leitungen für eine ausreichend Kühlwasserversorgung 26 eine Druckölversorgung 22, eine Leckölabfuhr 24, eine Abgasabfuhr 28 oder eine Kurbelgehäusegasversorgung des Turboladers 10 sein. In der dargestellten Ausführungsform nimmt die Anschlussöffnung 14 die Druckölversorgungsleitung 22, die Anschlussöffnung 16 die Leckölabfuhrleitung 24, die Anschlussöffnung 18 die Wasserversorgungsleitung 26 und die Anschlussöffnung 20 die Abgasversorgungsleitung 28 auf. Der erfindungsgemäße Turbolader 10 kann über den Verbindungsflansch 12 und einem in 3 dargestellten Verbindungsflansch 34 eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes 32 verbunden werden. Dafür weist der Verbindungsflansch 34 des Zylinderkopfes 32 entsprechende Verbindungselemente 36 auf.
Ferner ist in 3 zu erkennen, dass der Verbindungsflansch 34 des Zylinderkopfes 32 mehrere in der Flanschverbindungsfläche integrierte Anschlussöffnungen 38, 40, 42, 44 aufweist. Wobei die Anschlussöffnungen 38, 40, 42, 44 entweder jeweils eine Fluidleitung 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufnehmen können oder diese durch den Zylinderkopf 32 ausgebildet sind. Die Anschlussöffnungen 14, 16, 18, 20 des Turboladers 10 bilden die entsprechenden Gegenstücke zu den Anschlussöffnungen 38, 40, 42, 44 des Zylinderkopfes 32, so dass bei einer angeflanschten Verbindung des Turboladers 10 an den Zylinderkopf 32 der Verbindungsflansche 12 mit dem Verbindungsflansche 34 und die Anschlussöffnungen 14, 16, 18, 20 des Turbolader 12 mit den Anschlussöffnungen 38, 40, 42, 44 des Zylinderkopf 32 derart deckungsgleich übereinander liegen, dass die Fluidleitungen 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden durch die Anschlussöffnungen 14, 16, 18, 20, 38, 40, 42, 44 hindurchgeführt werden können oder die Fluidleitungen 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden direkt durch den Zylinderkopf 32 und den Turbolader 10 ausgebildet sind.
Dadurch, dass für die Montage des Turboladers 10 an dem Zylinderkopf 32 nur eine einzige Fügerichtung eingehalten werden muß, ist es möglich, alle Fluidleitungen 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden, die zwischen dem Turbolader 10 und dem Zylinderkopf 32 liegen, schnell, einfach und unkompliziert miteinander zu verbinden. Auf diese Weise wird die Ausnutzung des Motorraumvolumens optimiert und durch die kürzeren Fluidleitungen 22, 24, 26, 28 zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden das Ansprechverhalten des Turboladers 10 verbessert.

10: Turbolader
12: Verbindungsflansch am Turbolader
14: Anschlussöffnung am Turbolader
16: Anschlussöffnung am Turbolader
18: Anschlussöffnung am Turbolader
20: Anschlussöffnung am Turbolader
22: Druckölversorgungsleitung am Turbolader
24: Leckölabfuhrleitung am Turbolader
26: Wasserversorgungsleitung am Turbolader
28: Abgasabfuhrversorgungsleitung am Turbolader
30: Verbindungselement am Turbolader
32: Zylinderkopf
34: Verbindungsflansch am Zylinderkopf
36: Verbindungselement am Zylinderkopf
38: Anschlussöffnung am Zylinderkopf
40: Anschlussöffnung am Zylinderkopf
42: Anschlussöffnung am Zylinderkopf
44: Anschlussöffnung am Zylinderkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2002303145 [0002]

Claims

Turbolader (10) umfassend einen Verbindungsflansch (12) zur Verbindung mit einem Zylinderkopf (32), wobei der Verbindungsflansch (12) mindestens eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) zur Aufnahme einer Fluidleitung (22, 24, 26, 28) zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufweist.
Turbolader (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) eine Wasserversorgungsleitung (26) aufnimmt.
Turbolader (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) eine Druckölversorgungsleitung (22) aufnimmt.
Turbolader (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) eine Leckölabfuhrleitung (24) aufnimmt.
Turbolader (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch (12) je eine Anschlussöffnung (14, 16, 18, 20) für einen Auslasskrümmer und einen Einlasskrümmer eines Zylinderkopfes (32) aufweist.
Turbolader (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader (10) über den Verbindungsflansch (12) an einem Zylinderkopf (32) befestigbar ist.
Zylinderkopf (32) umfassend einen Verbindungsflansch (34) zur Verbindung mit einem Turbolader (10), wobei der Verbindungsflansch (34) mindestens eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) zur Aufnahme einer Fluidleitung (22, 24, 26, 28) zur Zufuhr und/oder Abfuhr von Fluiden aufweist.
Zylinderkopf (32) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) eine Wasserversorgungsleitung (26) aufnimmt.
Zylinderkopf (32) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) eine Druckölversorgungsleitung (22) aufnimmt.
Zylinderkopf (32) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) eine Leckölabfuhrleitung (24) aufnimmt.
Zylinderkopf (32) einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch (34) je eine Anschlussöffnung (38, 40, 42, 44) für einen Auslasskrümmer und einen Einlasskrümmer eines Zylinderkopf (32) es aufweist.
Motoranordnung mit einem Zylinderkopf (32) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und einem an den Zylinderkopf (32) angeflanschten Turbolader (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.