DE102011110205A1 - Power train for motor car, has exhaust gas utilizable turbine staying in drive connection with power take-off shaft of internal combustion engine or switched into take-off shaft for feeding driving power into power train - Google Patents

Power train for motor car, has exhaust gas utilizable turbine staying in drive connection with power take-off shaft of internal combustion engine or switched into take-off shaft for feeding driving power into power train Download PDF

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Abstract

The power train has an internal combustion engine (1) producing exhaust gas flow (12) and comprising a main drive shaft (2) for driving drive wheels (18) or equipment. An exhaust gas utilizable turbine (3) is arranged at the exhaust gas flow of the engine. The engine comprises a power take-off shaft (4) that is driven by a drive connection within the internal combustion engine by the main drive shaft. The turbine stays in drive connection with the power take-off shaft of the engine, or is switched into the take-off shaft for feeding driving power into the power train.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a drive train, in particular a motor vehicle, with an internal combustion engine, in detail according to the preamble of claim 1.

So sind Kraftfahrzeugantriebsstränge bekannt, die einen aufgeladenen Verbrennungsmotor aufweisen. Unter Aufladung eines Verbrennungsmotors versteht man dabei das Vorsehen eines sogenannten Turboladers, umfassend eine Abgasturbine im Abgasstrom des Verbrennungsmotors und einen Verdichter in einem zu dem Verbrennungsmotor führenden Luftkanal, wobei der Verdichter mittels der Abgasturbine angetrieben wird, indem die Letztere dem Abgas Energie entzieht, und der Verdichter Luft, die für die Verbrennung des Kraftstoffs im Verbrennungsmotor aus der Umgebung angesaugt und dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, vorverdichtet.Thus, automotive powertrains are known which have a supercharged internal combustion engine. Charging an internal combustion engine is understood to mean the provision of a so-called turbocharger, comprising an exhaust gas turbine in the exhaust gas stream of the internal combustion engine and a compressor in an air duct leading to the internal combustion engine, wherein the compressor is driven by the exhaust gas turbine by the latter extracts energy from the exhaust, and the Compressor air, which is sucked for the combustion of the fuel in the internal combustion engine from the environment and supplied to the internal combustion engine, pre-compressed.

Solche Antriebsstränge mit aufgeladenen Verbrennungsmotoren sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Bei manchen Ausführungsformen werden zwei Abgasturbolader vorgesehen, das heißt mit zwei parallel oder seriell zueinander geschaltete Abgasturbinen, die jeweils einen Verdichter für Luft für den Verbrennungsmotor antreiben.Such drive trains with supercharged internal combustion engines are known in numerous embodiments. In some embodiments, two exhaust gas turbochargers are provided, that is, with two parallel or serially connected exhaust gas turbines, each driving a compressor for air for the internal combustion engine.

Ferner sind sogenannte Turbo-Compound-Systeme bekannt, bei welchen mit einer Abgasturbine, dann in der Regel Abgasnutzturbine genannt, dem Abgas des Verbrennungsmotors Energie entzogen wird, in Antriebsleistung umgewandelt wird und über eine Triebverbindung, in welcher eine hydrodynamische Kupplung angeordnet sein kann, der Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Abgasnutzturbine ist dabei in der Regel in Strömungsrichtung im Abgas hinter der Abgasturbine des Turboladers angeordnet und zwischen den beiden Systemen – Turbolader und Turbo-Compound – besteht keine mechanische Verbindung.Furthermore, so-called turbo-compound systems are known in which with an exhaust gas turbine, then usually called Abgasnutzturbine, the exhaust gas of the engine energy is withdrawn, is converted into drive power and a drive connection, in which a hydrodynamic coupling can be arranged, the Output shaft, in particular the crankshaft of the internal combustion engine is supplied. The exhaust gas turbine is usually arranged in the flow direction in the exhaust gas behind the exhaust gas turbine of the turbocharger and between the two systems - turbocharger and turbo compound - there is no mechanical connection.

Einen Antriebsstrang mit einem derartigen Turbo-Compound-System beschreibt beispielsweise die DE 10 2007 022 042 A1 . Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle, welche über ein Getriebe in einer Triebverbindung mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs, das von dem Verbrennungsmotor beziehungsweise mittels dem Antriebsstrang angetrieben wird, steht. Mittels einer Abgasnutzturbine, welche von einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors beaufschlagt wird, wird Antriebsleistung auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen. Dazu ist ein Zahnradgetriebe, wie Stirnradgetriebe, vorgesehen, welches außerhalb des Verbrennungsmotors angeordnet und gelagert ist. Je nach Einbauort des Turbo-Compound-Systems ist eine Mehrzahl von Zahnrädern nötig, um die Abgasnutzturbine mit der Kurbelwelle mechanisch zu verbinden.A powertrain with such a turbo-compound system describes, for example, the DE 10 2007 022 042 A1 , The drive train comprises an internal combustion engine having an output shaft in the form of a crankshaft, which is connected via a transmission in a drive connection with drive wheels of the motor vehicle, which is driven by the internal combustion engine or by means of the drive train. Drive power is transmitted to the crankshaft of the internal combustion engine by means of an exhaust gas utilization turbine, which is acted on by an exhaust gas flow of the internal combustion engine. For this purpose, a gear transmission, such as spur gear, is provided which is arranged and mounted outside of the internal combustion engine. Depending on the installation location of the turbo-compound system, a plurality of gears is needed to mechanically connect the exhaust gas turbine with the crankshaft.

Problematisch hierbei ist die Lagerung dieser Zahnräder sowie die Schmierung der entsprechenden Lager. Hierzu sind weitere Vorkehrungen nötig, um beispielsweise Öl an die Lager heranzubringen, was einen erhöhten Bauraumbedarf mit sich bangt. Hierdurch steigt der bauliche Aufwand sowie der Montageaufwand derartiger Turbo-Compound-Systeme. Infolge der Vielzahl der benötigten Lager nimmt insbesondere die axiale Ausdehnung derartiger Systeme zu.The problem here is the storage of these gears and the lubrication of the corresponding bearings. For this purpose, further precautions are necessary to bring, for example, oil to the camp, which baffles an increased space requirement. This increases the structural complexity and the assembly costs of such turbo-compound systems. Due to the large number of bearings required in particular increases the axial extent of such systems.

Obwohl bereits zahlreiche Anordnungsmöglichkeiten für eine Abgasnutzturbine eines Turbo-Compound-Systems im Antriebsstrang vorgeschlagen wurden, gibt es einen fortwährenden Bedarf, die Abgasnutzturbine kostengünstig und baumraumsparend in den Antriebsstrang zu integrieren.Although numerous arrangements have already been proposed for an exhaust gas turbine of a turbo-compound system in the drive train, there is a continuing need to integrate the exhaust gas turbine into the drive train in a cost-effective and space-saving manner.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, anzugeben, bei welchem eine Integration der Abgasnutzturbine kostengünstig möglich ist. Insbesondere soll die Anzahl der benötigten Komponenten verringert und gleichzeitig deren Lagerung und Schmierung sowie der Bauraumbedarf eines solchen in einem Antriebsstrang angeordneten Turbo-Compound-Systems optimiert werden.The invention is therefore based on the object of specifying a drive train, in particular of a motor vehicle, in which an integration of the exhaust gas utilization turbine is possible in a cost-effective manner. In particular, the number of required components should be reduced and at the same time their storage and lubrication and the space requirement of such a arranged in a drive train turbo-compound system optimized.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.The object of the invention is achieved by a drive train according to the independent claim. The dependent claims describe advantageous and particularly expedient embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst einen Verbrennungsmotor, der einen Abgasstrom erzeugt, umfassend eine Hauptabtriebwelle zum Antreiben von Antriebsrädern oder einem anderen Aggregat, sowie eine Abgasnutzturbine, welche im Abgasstrom des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor weist weiterhin eine Nebenabtriebswelle, welche herkömmlich in der Regel zum Antrieb eines Hilfsaggregates wie einer Wasserpumpe des Antriebsstranges vorgesehen ist und die über eine Triebverbindung innerhalb des Verbrennungsmotors durch die Hauptabtriebswelle angetrieben wird.An inventive drive train, in particular of a motor vehicle, comprises an internal combustion engine that generates an exhaust gas flow, comprising a main output shaft for driving drive wheels or another unit, and an exhaust gas turbine, which is arranged in the exhaust gas flow of the internal combustion engine. The internal combustion engine further has a power take-off shaft, which is conventionally provided generally for driving an auxiliary unit such as a water pump of the drive train and which is driven via a drive connection within the internal combustion engine through the main output shaft.

Erfindungsgemäß steht die Abgasnutzturbine zum Einspeisen von Antriebsleistung in den Antriebsstrang in einer Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle des Verbrennungsmotors oder ist in eine solche schaltbar.According to the invention, the exhaust gas turbine for feeding drive power into the drive train is in a drive connection with the auxiliary output shaft of the internal combustion engine or can be switched into such.

Der Erfinder hat erkannt, dass durch Zuordnen der Abgasnutzturbine zum Nebenabtrieb des Verbrennungsmotors – einem sogenannten „Power-Take-Off” –, sodass die Abgasnutzturbine in der Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle des Verbrennungsmotors steht, der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann. Da die Nebenabtriebswelle im Allgemeinen innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors gelagert ist, wird diese bereits herstellerseitig optimal vom Schmieröl des Verbrennungsmotors geschmiert. Eine zusätzliche Heranführung von Schmieröl an diese Stelle ist somit nicht nötig. Da die im Gehäuse des Verbrennungsmotors gelagerte Nebenabtriebswelle an ihrem der Kurbelwelle abgewandten Ende in der Regel ein Zahnrad umfasst, an welches ein entsprechendes komplementäres Zahnrad einer Antriebswelle der Abgasnutzturbine koppelbar ist, entfällt eine zusätzliche Lagerung des Zahnrads der Nebenabtriebswelle. Da der Nebenabtrieb des Verbrennungsmotors meist zur Aufnahme eines Hilfsaggregats vorgesehen ist, befindet sich in diesem Bereich genügend Bauraum zur Aufnahme beispielsweise einer hydrodynamischen Kupplung, über welche die Abgasnutzturbine in einer Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle steht, der Abgasnutzturbine selbst oder eines sonstigen leistungsübertragenden Elements wie einer Zahnradstufe. Hierdurch wird die axiale Ausdehnung eines solchen Turbo-Compound-Systems deutlich verringert.The inventor has recognized that by assigning the exhaust gas utilization turbine to the power take-off of the internal combustion engine - a so-called "power plant". Take-Off "- so that the exhaust gas turbine is in drive connection with the PTO shaft of the internal combustion engine, the available space can be optimally utilized. Since the power take-off shaft is generally mounted within the housing of the internal combustion engine, it is already optimally lubricated by the lubricating oil of the internal combustion engine by the manufacturer. An additional approach of lubricating oil at this point is therefore not necessary. Since the power take-off shaft mounted in the housing of the internal combustion engine generally comprises a toothed wheel on its end facing away from the crankshaft, to which a corresponding complementary toothed wheel of a drive shaft of the exhaust gas turbine can be coupled, an additional bearing of the toothed wheel of the auxiliary output shaft is dispensed with. Since the power take-off of the internal combustion engine is usually provided for receiving an auxiliary unit, there is sufficient space in this area for receiving, for example, a hydrodynamic coupling, via which the exhaust gas turbine is in a drive connection with the power take-off shaft, the exhaust gas turbine itself or another power-transmitting element such as a gear stage , As a result, the axial extent of such a turbo-compound system is significantly reduced.

Im Sinne der Erfindung wird somit Antriebsleistung von der Hauptabtriebswelle (Kurbelwelle) auf die Nebenabtriebswelle des Verbrennungsmotors abgezweigt und zwar in einem Verzweigungspunkt, der in Leistungsübertragungsrichtung vom Verbrennungsmotor zum Getriebe gesehen vor dem Getriebe (auf dessen Primärseite) und insbesondere vor einem Schwungrad oder Federdämpfer, insbesondere innerhalb des Motorgehäuses, liegt. Bevorzugt liegt der Verzweigungspunkt in Leistungsübertragungsrichtung vor einer Primärschwungmasse eines Zweimassenschwungrads.In the context of the invention, drive power is thus branched off from the main output shaft (crankshaft) to the power take-off shaft of the internal combustion engine at a branching point in front of the transmission (on its primary side) in the power transmission direction from the engine to the transmission, and in particular in front of a flywheel or spring damper, in particular within the motor housing lies. Preferably, the branch point in the power transmission direction is located in front of a primary flywheel mass of a dual mass flywheel.

Eine alternative Ausführungsform sieht es vor, die Abgasnutzturbine an einem Nebenabtrieb auf der Primärseite des Verbrennungsmotors anzuschließen, das heißt auf der dem Getriebe (Fahrzeuggetriebe) beziehungsweise der Seite, auf welcher die Hauptabtriebswelle aus dem Motorgehäuse ragt, abgewandten Seite des Verbrennungsmotors.An alternative embodiment provides for the exhaust gas turbine to be connected to a power take-off on the primary side of the internal combustion engine, that is to say on the side of the internal combustion engine facing away from the transmission (vehicle transmission) or the side on which the main output shaft protrudes from the engine housing.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in der Triebverbindung zwischen der Abgasnutzturbine und der Nebenabtriebswelle eine hydrodynamische Kupplung angeordnet, umfassend ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad, die miteinander einen insbesondere torusförmigen Arbeitsraum ausbilden, der mit einem Arbeitsmedium befüllbar oder befüllt ist, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Primärrad auf das Sekundärrad zu übertragen, wobei das Primärrad in einer mechanischen Triebverbindung mit der Abgasnutzturbine steht und das Sekundärrad in einer mechanischen Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle steht.According to a particularly preferred embodiment, a hydrodynamic coupling is arranged in the drive connection between the exhaust gas turbine and the power take-off shaft, comprising a bladed primary and a bladed secondary, together form a particular toroidal working space that can be filled or filled with a working fluid to hydrodynamically drive power from To transmit primary wheel to the secondary wheel, wherein the primary wheel is in a mechanical drive connection with the exhaust gas turbine and the secondary wheel is in a mechanical drive connection with the PTO shaft.

Gemäß einer Ausführungsform ist im Antriebsstrang zusätzlich ein (erster) Verdichter vorgesehen, welcher in einem zu dem Verbrennungsmotor führenden Luftkanal angeordnet ist, um Luft für den Verbrennungsmotor zu verdichten, wobei der Verdichter in einer mechanischen Triebverbindung mit der Abgasnutzturbine steht oder in eine solche bringbar ist, um Antriebsleistung wahlweise oder gleichzeitig von der Abgasnutzturbine auf den Verdichter und die Nebenabtriebswelle zu übertragen.According to one embodiment, a (first) compressor is additionally provided in the drive train, which is arranged in an air duct leading to the internal combustion engine to compress air for the internal combustion engine, wherein the compressor is in mechanical drive connection with the exhaust gas turbine or can be brought into such to selectively or simultaneously transfer drive power from the exhaust gas turbine to the compressor and the PTO shaft.

Bevorzugt ist im Antriebsstrang zusätzlich ein Abgasturbolader angeordnet, umfassend eine Abgasturbine, die im Abgasstrom angeordnet und der Abgasnutzturbine in Strömungsrichtung des Abgases vor- oder nachgeschaltet ist, sowie einen zweiten Verdichter, welcher im Luftkanal angeordnet und dem ersten Verdichter in Strömungsrichtung der Luft vor- oder nachgeschaltet ist. Dabei steht der zweite Verdichter mit der Abgasnutzturbine insbesondere in ständiger Triebverbindung.Preferably, an exhaust gas turbocharger is additionally arranged in the drive train, comprising an exhaust gas turbine arranged in the exhaust stream and the exhaust gas turbine upstream or downstream in the flow direction of the exhaust gas, and a second compressor, which arranged in the air duct and the first compressor in the flow direction of the air or is downstream. In this case, the second compressor with the exhaust gas turbine is in particular in continuous drive connection.

Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden.The invention will now be explained by way of example with reference to embodiments and the accompanying figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 1 a schematic representation of a drive train according to a preferred embodiment.

2 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs gemäß einer alternativen Ausführungsform. 2 a schematic representation of a drive train according to an alternative embodiment.

In der 1 ist stark schematisch ein Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor 1, umfassend eine Hauptabtriebswelle 2, dargestellt. Unmittelbar an den Verbrennungsmotor schließt sich ein Getriebe 13 an. Die Hauptabtriebswelle 2 steht mit einer Getriebeeingangswelle 14 in mechanischer Triebverbindung. In dieser Triebverbindung kann bei Bedarf eine Kupplung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die Getriebeeingangswelle 14 von der Hauptabtriebswelle 2 des Verbrennungsmotors 1 zu trennen.In the 1 is very schematically a powertrain with an internal combustion engine 1 comprising a main output shaft 2 represented. Immediately to the combustion engine, a gear closes 13 at. The main output shaft 2 stands with a transmission input shaft 14 in mechanical drive connection. In this drive connection, if necessary, a clutch (not shown) may be provided to the transmission input shaft 14 from the main output shaft 2 of the internal combustion engine 1 to separate.

Der Verbrennungsmotor 1 weist ein Gehäuse 5 und das Getriebe 13 ein Getriebegehäuse 15 auf, welche die entsprechenden Komponenten dieser Bauteile umschließen. Im Getriebe 13 können verschiedene Übersetzungen zwischen der Getriebeeingangswelle 14 und einer Getriebeausgangswelle 16 durch Schalten entsprechender Kupplungen und/oder Bremsen hergestellt werden. Die Getriebeausgangswelle 16 treibt vorliegend über eine Kardanwelle 17 und ein Differenzialgetriebe 19 Antriebsräder 18 des Kraftfahrzeugs an.The internal combustion engine 1 has a housing 5 and the gearbox 13 a gearbox 15 on, which enclose the corresponding components of these components. In the transmission 13 can have different ratios between the transmission input shaft 14 and a transmission output shaft 16 be made by switching appropriate clutches and / or brakes. The Transmission output shaft 16 drives in the present case via a cardan shaft 17 and a differential gear 19 drive wheels 18 of the motor vehicle.

Der Verbrennungsmotor 1 erzeugt bei der Verbrennung von Treibstoff, der mit Luft gemischt und gezündet wird, Abgas, siehe den schematisch dargestellten Abgasstrom 12. Der Abgasstrom 12 wird einer Abgasnutzturbine 3 zu dessen Antrieb zugeführt. Vorliegend ist die Abgasnutzturbine 3 drehfest mit einer Antriebswelle 20 ausgeführt. Letztere steht über ein Zahnradgetriebe 21, hier ein Stirnradgetriebe, mit der Nebenabtriebswelle 4 des Verbrennungsmotors 1, welche einen Nebenabtrieb (Power-Take-Off) des Verbrennungsmotors 1 bildet, in mechanischer Verbindung.The internal combustion engine 1 generates exhaust gas in the combustion of fuel that is mixed with air and ignited, see the exhaust gas flow shown schematically 12 , The exhaust gas flow 12 becomes an exhaust gas turbine 3 supplied to the drive. In the present case is the exhaust gas turbine 3 rotationally fixed with a drive shaft 20 executed. The latter is via a gear transmission 21 , here a spur gear, with the PTO shaft 4 of the internal combustion engine 1 , which a power take-off of the internal combustion engine 1 forms, in mechanical connection.

Die Nebenabtriebswelle 4 ist somit innerhalb des Gehäuses 5 des Verbrennungsmotors 1 gelagert. Letzterer kann einen Deckel (nicht gezeigt) aufweisen, welcher die Öffnung des Nebenabtriebs abschließt und durch welchen die Nebenabtriebswelle 4 hindurchgeführt ist. Dabei kann die Nebenabtriebswelle und damit das Zahnrad 23 im Deckel gelagert sein, insbesondere ausschließlich.The PTO shaft 4 is thus inside the case 5 of the internal combustion engine 1 stored. The latter may have a lid (not shown) which closes the opening of the power take-off and through which the power take-off shaft 4 passed through. In this case, the power take-off shaft and thus the gear 23 be stored in the lid, especially exclusively.

Die mittels Abgasenergie angetriebene Abgasnutzturbine 3 überträgt somit Antriebsleistung über das Zahnradgetriebe 21, welches beispielsweise als Untersetzungsgetriebe ausgeführt ist, auf die Nebenabtriebswelle 4 und damit innerhalb des Verbrennungsmotors 1 auf dessen Hauptabtriebswelle 2 (Kurbelwelle). Das Zahnradgetriebe 21 umfasst ein treibendes Zahnrad 22, welches drehfest mit der Antriebswelle 20 ausgeführt ist, sowie ein hier über ein weiteres nicht bezeichnetes Zwischenrad kämmendes getriebenes Zahnrad 23, welches drehfest mit der Nebenabtriebswelle 4 ausgeführt ist. Dadurch, dass erfindungsgemäß der Nebenabtrieb des Verbrennungsmotors 1 zur Einspeisung von Antriebsleistung der Abgasnutzturbine 3 verwendet wird, kann eine zusätzliche Lagerung des Zahnrads 23 entfallen, da die Nebenabtriebswelle 4 sowie das getriebene Zahnrad 23 bereits im Gehäuse 5 des Verbrennungsmotors 1 gelagert und dort entsprechend geschmiert ist. Eine zusätzliche Heranführung von Schmieröl aus dem Verbrennungsmotor 1 an das Zahnradgetriebe 21 ist natürlich möglich. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der Bauraum des die Abgasnutzturbine 3 umfassenden Turbo-Compound-Systems besonders in Axialrichtung deutlich reduziert.The exhaust gas powered exhaust gas turbine 3 thus transmits drive power through the gear transmission 21 , which is designed for example as a reduction gear, on the power take-off shaft 4 and thus within the internal combustion engine 1 on the main output shaft 2 (Crankshaft). The gear transmission 21 includes a driving gear 22 , which rotatably with the drive shaft 20 is executed, as well as a here over another not designated intermediate gear meshing driven gear 23 , which rotatably with the PTO shaft 4 is executed. Due to the fact that according to the invention the power take-off of the internal combustion engine 1 for feeding drive power of the exhaust gas turbine 3 can be used, an additional storage of the gear 23 omitted, because the PTO shaft 4 as well as the driven gear 23 already in the case 5 of the internal combustion engine 1 stored and lubricated accordingly. An additional introduction of lubricating oil from the internal combustion engine 1 to the gear transmission 21 is of course possible. The inventive arrangement of the space of the exhaust gas turbine 3 comprehensive turbo-compound system, especially in the axial direction significantly reduced.

Die 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind im Wesentlichen dieselben Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen, wie in 1 dargestellt, versehen. Lediglich sind in 2 das Getriebe 13 und die darauf folgenden Komponenten nicht dargestellt.The 2 shows a schematic representation of an alternative embodiment of the invention. Here, substantially the same components with the same reference numerals, as in 1 represented, provided. Only are in 2 The gear 13 and the following components are not shown.

Vorliegend ist zwischen der Abgasnutzturbine 3 und der Nebenabtriebswelle 4 in Leistungsübertragungsrichtung von der Abgasnutzturbine 3 zur Nebenabtriebswelle 4 eine hydrodynamische Kupplung 6 angeordnet. Letztere umfasst ein beschaufeltes Primärrad 6.1, welches hier über ein weiteres Zahnradgetriebe 26 mit der Antriebswelle 20 der Abgasnutzturbine 3 in mechanischer Triebverbindung steht, sowie ein beschaufeltes Sekundärrad 6.2, welches über das Zahnradgetriebe 21 mit der Nebenabtriebswelle 4 mechanisch verbunden ist. Primärrad 6.1 sowie Sekundärrad 6.2 begrenzen einen Arbeitsraum 6.3, vorliegend torusförmig, welcher mit Arbeitsmedium zur hydraulischen Drehmomentübertragung vom Primärrad 6.1 auf das Sekundärrad 6.2 mit Arbeitsmedium befüllbar ist.In the present case is between the exhaust gas turbine 3 and the PTO shaft 4 in power transmission direction of the exhaust gas turbine 3 to the power take-off shaft 4 a hydrodynamic coupling 6 arranged. The latter includes a bladed primary wheel 6.1 , which is here via another gear transmission 26 with the drive shaft 20 the exhaust gas turbine 3 is in mechanical drive connection, as well as a bladed secondary wheel 6.2 which via the gear transmission 21 with the PTO shaft 4 mechanically connected. primary wheel 6.1 as well as secondary wheel 6.2 limit a workspace 6.3 , here torus-shaped, which with working fluid for hydraulic torque transmission from the primary wheel 6.1 on the secondary wheel 6.2 can be filled with working medium.

Die hydrodynamische Kupplung 6 ist vorliegend zwischen den beiden Zahnradgetrieben 21 und 26 angeordnet und somit dem hier als Untersetzungsgetriebe dienenden Zahnradgetriebe 26 in Leistungsübertragungsrichtung vor der Abgasnutzturbine 3 zum Verbrennungsmotor 3 nachgeschaltet.The hydrodynamic coupling 6 is present between the two gears 21 and 26 arranged and thus serving here as a reduction gear gearbox 26 in the power transmission direction in front of the exhaust gas turbine 3 to the internal combustion engine 3 downstream.

Mit den Zahnrädern des Zahnradgetriebes 21 kämmt über ein weiteres nicht bezeichnetes Zahnrad eine Verdichterwelle 24 eines Verdichters 8. Letzterer ist mit seiner Druckseite in einem Luftkanal 7 angeordnet. Die Luft in dem Luftkanal 7 wird durch den ersten Verdichter 8 vorverdichtet, nämlich einerseits dann, wenn die hydrodynamische Kupplung 6 befüllt und somit Antriebsleistung von der Abgasnutzturbine 3 auf den ersten Verdichter 8 mechanisch übertragen wird. Andererseits kann insbesondere bei entleerter hydrodynamischer Kupplung 6 der erste Verdichter 8 über das Zwischengetriebe 21 von dem Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben werden.With the gears of the gear transmission 21 meshes with another unnamed gear a compressor shaft 24 a compressor 8th , The latter is with its pressure side in an air duct 7 arranged. The air in the air duct 7 gets through the first compressor 8th precompressed, namely on the one hand, when the hydrodynamic coupling 6 filled and thus drive power from the exhaust gas turbine 3 on the first compressor 8th is transmitted mechanically. On the other hand, especially when emptied hydrodynamic coupling 6 the first compressor 8th over the intermediate gear 21 be mechanically driven by the internal combustion engine.

In Strömungsrichtung der verdichteten Luft ist im Luftkanal 7 dem ersten Verdichter 8 ein zweiter Verdichter 11 nachgeschaltet. Letzterer ist zu dessen Antrieb wiederum über eine zweite Verdichterwelle 25 mit einer Abgasturbine 10 drehfest und vorliegend ständig mechanisch verbunden. Die Abgasturbine 10 ist vorliegend in Strömungsrichtung des Abgasstroms 12 gesehen der Abgasnutzturbine 3 vorgeschaltet. Verdichter 11 und Abgasturbine 10 bilden einen Abgasturbolader 9 des Kraftfahrzeugs.In the flow direction of the compressed air is in the air duct 7 the first compressor 8th a second compressor 11 downstream. The latter is in turn to drive it via a second compressor shaft 25 with an exhaust gas turbine 10 rotationally fixed and in the present case permanently connected mechanically. The exhaust gas turbine 10 is present in the flow direction of the exhaust gas flow 12 seen the exhaust gas turbine 3 upstream. compressor 11 and exhaust gas turbine 10 form an exhaust gas turbocharger 9 of the motor vehicle.

Natürlich wäre es denkbar, auf den Abgasturbolader 9 zu verzichten und damit lediglich eine einstufige Aufladung des Verbrennungsmotors 1 zu realisieren.Of course it would be conceivable on the turbocharger 9 to renounce and thus only a single-stage charge of the internal combustion engine 1 to realize.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
22
HauptabtriebswelleMain drive shaft
33
Abgasnutzturbineexhaust gas turbine
44
NebenabtriebswellePTO shaft
5 5
Gehäusecasing
66
hydrodynamische Kupplunghydrodynamic coupling
6.16.1
Primärradprimary wheel
6.26.2
Sekundärradsecondary
6.36.3
Arbeitsraumworking space
77
Luftkanalair duct
88th
erster Verdichterfirst compressor
99
Abgasturboladerturbocharger
1010
Abgasturbineexhaust turbine
1111
zweiter Verdichtersecond compressor
1212
Abgasstromexhaust gas flow
1313
Getriebetransmission
1414
GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
1515
Getriebegehäusegearbox
1616
GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
1717
Kardanwellepropeller shaft
1818
Antriebsräderdrive wheels
1919
Differenzialgehäusedifferential case
2020
Antriebswelledrive shaft
2121
Zahnradgetriebegear transmission
2222
Zahnradgear
2323
Zahnradgear
2424
Verdichterwellecompressor shaft
2525
Verdichterwellecompressor shaft
2626
Zahnradgetriebegear transmission

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007022042 A1 [0005] DE 102007022042 A1 [0005]

Claims (6)

Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs 1.1 mit einem Verbrennungsmotor (1), der einen Abgasstrom (12) erzeugt, umfassend eine Hauptabtriebswelle (2) zum Antreiben von Antriebsrädern (18) oder einem anderen Aggregat; 1.2 mit einer Abgasnutzturbine (3), welche im Abgasstrom des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist; 1.3 der Verbrennungsmotor (1) weist eine Nebenabtriebswelle (4) auf, welche über eine Triebverbindung innerhalb des Verbrennungsmotors (1) durch die Hauptabtriebswelle (2) angetrieben wird; dadurch gekennzeichnet, dass 1.4 die Abgasnutzturbine (3) in einer Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle (4) des Verbrennungsmotors (1) zum Einspeisen von Antriebsleistung in den Antriebsstrang steht oder in eine solche schaltbar ist.Drive train, in particular of a motor vehicle 1.1 with an internal combustion engine ( 1 ), which has an exhaust gas flow ( 12 ), comprising a main output shaft ( 2 ) for driving drive wheels ( 18 ) or another aggregate; 1.2 with an exhaust gas turbine ( 3 ), which in the exhaust gas stream of the internal combustion engine ( 1 ) is arranged; 1.3 the internal combustion engine ( 1 ) has a PTO shaft ( 4 ), which via a drive connection within the internal combustion engine ( 1 ) through the main output shaft ( 2 ) is driven; characterized in that 1.4 the exhaust gas turbine ( 3 ) in a drive connection with the PTO shaft ( 4 ) of the internal combustion engine ( 1 ) is for feeding drive power in the drive train or in such a switchable. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenabtriebswelle (4) innerhalb eines Gehäuses (5) des Verbrennungsmotors (1) oder am Gehäuse (5) gelagert ist.Drive train according to claim 1, characterized in that the power take-off shaft ( 4 ) within a housing ( 5 ) of the internal combustion engine ( 1 ) or on the housing ( 5 ) is stored. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnutzturbine (3) und die Nebenabtriebswelle (4) über ein Untersetzungsgetriebe wie Zahnradgetriebe, Insbesondere Stirnradgetriebe, miteinander mechanisch verbunden sind.Drive train according to one of claims 1 or 2, characterized in that the exhaust gas turbine ( 3 ) and the PTO shaft ( 4 ) are mechanically connected to each other via a reduction gear such as gear transmission, in particular spur gear. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Triebverbindung zwischen der Abgasnutzturbine (3) und der Nebenabtriebswelle (4) eine hydrodynamische Kupplung (6) angeordnet ist, umfassend 4.1 ein beschaufeltes Primärrad (6.1) und ein beschaufeltes Sekundärrad (6.2), die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum (6.3) ausbilden, der mit einem Arbeitsmedium befüllbar oder befüllt ist, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Primärrad (6.1) auf das Sekundärrad (6.2) zu übertragen; und 4.2 das Primärrad (6.1) in einer mechanischen Triebverbindung mit der Abgasnutzturbine (3) steht, und das Sekundärrad (6.2) in einer mechanischen Triebverbindung mit der Nebenabtriebswelle (4) steht.Drive train according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the drive connection between the exhaust gas turbine ( 3 ) and the PTO shaft ( 4 ) a hydrodynamic coupling ( 6 4.1 comprising a bladed primary wheel ( 6.1 ) and a bladed secondary wheel ( 6.2 ), which together form a toroidal working space ( 6.3 ), which can be filled or filled with a working fluid, to drive power hydrodynamically from the primary wheel ( 6.1 ) on the secondary wheel ( 6.2 ) transferred to; and 4.2 the primary wheel ( 6.1 ) in a mechanical drive connection with the exhaust gas turbine ( 3 ), and the secondary wheel ( 6.2 ) in a mechanical drive connection with the PTO shaft ( 4 ) stands. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang zusätzlich ein erster Verdichter (8) vorgesehen ist, welcher in einem zu dem Verbrennungsmotor (1) führenden Luftkanal (7) angeordnet ist, um Luft für den Verbrennungsmotor (1) zu verdichten; und 5.1 der erste Verdichter (8) in einer mechanischen Triebverbindung mit der Abgasnutzturbine (3) steht oder in eine solche bringbar ist, um Antriebsleistung wahlweise oder gleichzeitig von der Abgasnutzturbine (3) auf den Verdichter (8) und die Nebenabtriebswelle (4) zu übertragen.Drive train according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the drive train additionally a first compressor ( 8th ) is provided, which in one to the internal combustion engine ( 1 ) leading air duct ( 7 ) is arranged to supply air for the internal combustion engine ( 1 ) to compact; and 5.1 the first compressor ( 8th ) in a mechanical drive connection with the exhaust gas turbine ( 3 ) or can be brought in such a way to drive power either or simultaneously from the exhaust gas turbine ( 3 ) on the compressor ( 8th ) and the PTO shaft ( 4 ) transferred to. Antriebsstrang gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstrang zusätzlich ein Abgasturbolader (9) angeordnet ist, umfassend 6.1 eine Abgasturbine (10), die im Abgasstrom (12) angeordnet und der Abgasnutzturbine (3) in Strömungsrichtung des Abgases vor- oder nachgeschaltet ist; 6.2 einen zweiten Verdichter (11), welcher im Luftkanal (7) angeordnet und dem ersten Verdichter (8) in Strömungsrichtung der Luft vor- oder nachgeschaltet ist; 6.3 der zweite Verdichter (11) steht mit der Abgasnutzturbine (10) insbesondere in ständiger Triebverbindung.Drive train according to claim 5, characterized in that in the drive train additionally an exhaust gas turbocharger ( 9 ), comprising 6.1 an exhaust gas turbine ( 10 ), which in the exhaust stream ( 12 ) and the exhaust gas turbine ( 3 ) is upstream or downstream in the flow direction of the exhaust gas; 6.2 a second compressor ( 11 ), which in the air duct ( 7 ) and the first compressor ( 8th ) is upstream or downstream in the flow direction of the air; 6.3 the second compressor ( 11 ) stands with the exhaust gas turbine ( 10 ) especially in constant drive connection.
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