DE102010030516A1

DE102010030516A1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010030516A1
Application number: DE102010030516A
Authority: DE
Inventors: Werner Verdoorn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Verdichtergehäuse (2) und einem Turbinengehäuse (3), wobei in dem Verdichtergehäuse (2) ein von einem zumindest in dem Turbinengehäuse (3) in einem Lagergehäuse (4) drehbar angeordneten Turbinenrad (5) über eine Antriebswelle (6) antreibbares Verdichterrad (7) angeordnet ist, wobei das Verdichtergehäuse (2) und das Turbinengehäuse (3) ein einstückiges und materialeinheitliches Maschinengehäuse (8) ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein thermisch stabiler, einfach zu fertigender und somit kostengünstiger Abgasturbolader dargestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2009 012 252.4 aus. Aus dieser Patentanmeldung ist ein Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse bekannt, in dem in einem Lagergehäuse eine Antriebswelle drehbar gelagert ist, an die stirnseitig einerseits ein Verdichterrad und andererseits ein Turbinenrad angeordnet sind. Dieser Abgasturbolader ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse gemeinsam mit der Antriebswelle und dem Turbinenrad und/oder mit dem Verdichterrad als vormontierte Baugruppe in das Turbinengehäuse einbaubar ist. Nach erfolgtem Einbau der Baugruppe in das Turbinengehäuse wird verdichterradseitig ein separates Verdichtergehäuse, üblicher Weise aus einem leichteren und evtl. weniger temperaturfesten Werkstoff an das Turbinengehäuse montiert.
Nachteilig an dem bekannten Abgasturbolader ist der relativ große Montageaufwand, weiterthermische Probleme bei der Verwendung unterschiedlicher Materialien für das Verdichtergehäuse und das Turbinengehäuse und eine gleichzeitige Flüssigkeitskühlung von Verdichter und Turbinengehäuse ist sehr aufwändig und bereitet Dichtungsprobleme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, o. g. Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein thermisch stabiler, einfach zu fertigender und somit kostengünstiger Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine dargestellt.
Um Kosten und Gewicht zu sparen wird das Maschinengehäuse vorzugsweise aus einem Leichtmetall gemäß Patentanspruch 2 gefertigt, welches besonders bevorzugt gemäß Patentanspruch 3 eine Aluminiumlegierung ist.
Wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, ist es aber auch bei dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 4 möglich, eine vormontierte Baugruppe in das Maschinengehäuse einzubauen. Hierdurch wird der Montageaufwand nochmals wesentlich reduziert.
Um die thermische Stabilität des erfindungsgemäßen Abgasturboladers weiter zu verbessern ist das Maschinengehäuse, vorzugsweise turbinenseitig und verdichterseitig gemäß Patentanspruch 5 mit einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine durchflutbar.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist in einfacher Art und Weise ein „Biturbo”, d. h. eine Doppelaufladung darstellbar, wobei es sich hierbei um eine Stufenaufladung oder eine sequentielle Aufladung handeln kann.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 lässt sich in einfacher Art und Weise die optimale Einströmgeometrie für geringste Strömungswiderstände für die Frischluft darstellen.
Im Folgenden ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader.
1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1. Der Abgasturbolader 1 weist ein Verdichtergehäuse 2 und ein Turbinengehäuse 3 auf. Erfindungsgemäß sind das Verdichtergehäuse 2 und das Turbinengehäuse 3 ein einstückiges und materialeinheitliches Maschinengehäuse 8. Bevorzugt ist das Maschinengehäuse 8 aus einem Leichtmetall und besonders bevorzugt ist das Leichtmetall eine Aluminiumlegierung. Durch diese Ausgestaltung lässt sich insbesondere Gewicht sparen. Auch eine Temperaturhomogenisierung wird hierdurch aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Materials erzielt.
In dem Maschinengehäuse 8 ist turbinengehäuseseitig ein Turbinenrad 5 und verdichtergehäuseseitig ein Verdichterrad 7 drehbar angeordnet. Das Turbinenrad 5 und das Verdichterrad 7 sind drehfest über eine Antriebswelle 6 miteinander verbunden. Die Antriebswelle 6 ist ihrerseits wiederum in einem Lagergehäuse 4 drehbar angeordnet, wobei das Lagergehäuse 4 die Antriebswelle 6, das Turbinenrad 5 und das Verdichterrad 7 als eine vormontierte Baugruppe turbinengehäuseseitig in das Maschinengehäuse 8 einbringbar ist. Diese Baugruppenmontage spart insbesondere Fertigungskosten. Da die Schmierung und die Abdichtung der Baugruppe bereits im eingangs erwähnten Stand der Technik beschrieben sind, wird im Rahmen dieser Erfindung nicht mehr näher auf diese technischen Details eingegangen.
Weiter weist das Maschinengehäuse 8 zumindest einen Kühlmittelkanal 9 auf, der mit einem Kühlmittel einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine durchflutbar ist. Durch diese Maßnahme wird eine besonders gute Temperaturhomogenisierung erzielt und thermische Probleme vermieden. Bevorzugt erstreckt sich der der Kühlmittelkanal 9 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über das Turbinengehäuse 3 und das Verdichtergehäuse 2. In anderen Ausführungsbeispielen sind auch nur Teildurchflutungen möglich. Dies kann z. B. durch mehrere getrennte oder auch miteinander verbundene Kühlmittelkanäle, die sich nur über Teilbereiche des Maschinengehäuses 8 erstrecken, dargestellt werden.
In einem weiteren, nicht dargestellten ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in das Maschinengehäuse 8 zumindest zwei Baugruppen, bestehend jeweils aus einer Antriebswelle 6, einem Turbinenrad 5 und einem Verdichterrad 7 als eine vormontierte Baugruppe einbringbar. Durch diese Maßnahme ist in besonders einfacher Form ein „Biturbo” darstellbar. Hierbei kann es sich um eine Stufenaufladung oder auch eine sequentielle Aufladung für die Brennkraftmaschine handeln.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, anstelle einer einflutigen Turbineneinlaufschnecke 12 auch eine zweiflutige Turbineneinlaufschnecke, einen sog. Twinscroll-Abgasturbolader, vorzusehen.
Verdichtergehäuseseitig ist weiter ein Verdichtereinlauf 10 vorgesehen, der als separates Bauteil, bevorzugt als ein einfach herzustellendes Drehteil, in das Maschinengehäuse 8 einbringbar ist. Durch diese Maßnahme kann kostengünstig und in einfacher Art und Weise eine optimale Anströmkontur mit geringsten Strömungsverlusten für die Ansaugluft ausgebildet werden. Bevorzugt ist der Verdichtereinlauf 10 aus dem gleichen Material wie das Maschinengehäuse 8. Ein Außenumfang des Verdichtereinlaufs 10 ist hierbei größer ausgebildet als ein Außenumfang der Baugruppe, damit diese montiert werden kann. Der Verdichtereinlauf 10 kann beispielsweise mit einem Gewinde in das Maschinengehäuse 8 eingeschraubt, oder in dieses eingeschoben und mit separaten Schrauben festgeschraubt werden. Auch eine Bajonettverbindung ist möglich. Eine Strömungsrichtung der Ansaugluft ist verdichtergehäuseseitig durch zwei Pfeile schematisch dargestellt.
Turbinengehäuseseitig 3 ist schematisch eine Abgasanlage 11 an das Maschinengehäuse 8 mit nicht bezifferten Schrauben angeflanscht. Eine Strömungsrichtung des Abgases ist ebenfalls durch zwei Pfeile schematisch dargestellt.
Beim Betrieb des Abgasturboladers 1 strömt Abgas aus der nicht dargestellten Brennkraftmaschine in die mit 12 bezifferte Einlaufschnecke auf der Turbinengehäuseseite in das Maschinengehäuse 8 und treibt das Turbinenrad 5 an. Hierbei wird das fest mit dem Turbinenrad 5 über die Antriebswelle 6 verbundene Verdichterrad 7 angetrieben, welches Frischluft in der zuvor dargestellten Richtung ansaugt und die Ansaugluft in einem mit 13 bezifferten Spiralkanal radial nach außen verdichtet und über eine nicht dargestellte Sauganlage der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zuführt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein thermisch stabiler, einfach zu fertigender und somit kostengünstiger Abgasturbolader 1 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Verdichtergehäuse
3: Turbinengehäuse
4: Lagergehäuse
5: Turbinenrad
6: Antriebswelle
7: Verdichterrad
8: Maschinengehäuse
9: Kühlmittelkanal
10: Verdichtereinlauf
11: Abgasanlage
12: Einlaufschnecke
13: Spiralkanal

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

DE 102009012252 [0002]

Claims

Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Verdichtergehäuse (2) und einem Turbinengehäuse (3), wobei in dem Verdichtergehäuse (2) ein von einem zumindest in dem Turbinengehäuse (3) in einem Lagergehäuse (4) drehbar angeordneten Turbinenrad (5) über eine Antriebswelle (6) antreibbares Verdichterrad (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (2) und das Turbinengehäuse (3) ein einstückiges und materialeinheitliches Maschinengehäuse (8) ist.
Abgasturbolader nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (8) aus einem Leichtmetall ist.
Abgasturbolader nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall eine Aluminiumlegierung ist.
Abgasturbolader nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (4) mit der Antriebswelle (6), dem Turbinenrad (5) und dem Verdichterrad (7) als eine vormontierte Baugruppe in das Maschinengehäuse (8) einbringbar ist.
Abgasturbolader nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (8) zumindest einen Kühlmittelkanal (9) aufweist, der mit einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine durchflutbar ist.
Abgasturbolader nach einem der Patentansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das Maschinengehäuse (8) zumindest zwei Baugruppen einbringbar sind.
Abgasturbolader nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichtereinlauf (10) verdichterradseitig als ein separates Bauteil in das Maschinengehäuse (8) einbringbar ist.