DE102013006302A1 - Charged internal combustion engine in modular design and modular systems for such internal combustion engines and charging devices - Google Patents
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Abstract
Baukastensystem für aufgeladene Brennkraftmaschinen, mit Motoren (11, 11''), die Zylinder (12) aufweisen, wobei den Zylindern des jeweiligen Motors über eine zu den Zylinder führende Ladeluftleitung verdichtete Ladeluft zuführbar ist, und wobei von den Zylindern des jeweiligen Motors über eine von den Zylindern wegführende Abgasleitung Abgas abführbar ist; und mit Aufladungseinrichtungen (13, 13', 13''), die mindestens einen Abgasturbolader (15, 16) aufweisen, wobei in dem oder jedem Abgasturbolader (15, 16) der jeweiligen Aufladungseinrichtung von Zylindern des jeweiligen Motors abgeführtes Abgas entspannbar und hierbei gewonnenen Energie zum Verdichten der den Zylindern des jeweiligen Motors zuzuführenden Ladeluft nutzbar ist; wobei die Aufladungseinrichtungen (13, 13', 13'') aus mehreren Baukastenmodulen zusammensetzbar sind, nämlich derart, dass für einen Motor (11) in R-Bauweise ein Ladeluftkühlergehäuse (24, 24'), welches eine ladeluftseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zum Motor definiert, und ein motorseitiger Abgaskrümmer, welcher eine abgasseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zum Motor definiert, abhängig davon sind, ob die Aufladungseinrichtung an einer Kupplungsseite (29) oder einer Kupplungsgegenseite (30) des Motors an denselben angebunden ist, wohingegen ein Luftansaugelement (23), welches eine ladeluftseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zur Umgebung definiert, und ein umgebungsseitiger Abgaskrümmer (22), welcher eine abgasseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zur Umgebung definiert, unabhängig davon sind, ob die Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite (29) oder der Kupplungsgegenseite (30) des Motors an denselben angebunden ist; und dass für einen Motor (11'') in V-Bauweise die Ladeluftkühlergehäuse (24, 24'), die motorseitigen Abgaskrümmer und die Luftansaugelemente (23) des Motors in R-Bauweise zum Einsatz kommen, jedoch ein an die V-Bauweise angepasster, umgebungsseitiger Abgaskrümmer (22'') und ein an die V-Bauweise angepasster Wasserkasten (28'') zum Einsatz kommt.For supercharged internal combustion engine, modular system, with engines (11, 11 ''), the cylinder (12), wherein the cylinders of the respective engine via a charge air line leading to the cylinder compressed charge air can be fed, and wherein the cylinders of the respective engine via a exhaust gas leading away from the cylinders exhaust gas can be discharged; and with charging devices (13, 13 ', 13' '), the at least one exhaust gas turbocharger (15, 16), wherein in the or each exhaust gas turbocharger (15, 16) of the respective supercharger discharged from cylinders of the respective engine exhaust gas exhausted and thereby obtained Energy for compressing the charge air to be supplied to the cylinders of the respective engine can be used; wherein the charging devices (13, 13 ', 13' ') of several modular modules are composable, namely such that for an engine (11) in R-type a charge air cooler housing (24, 24'), which a charge air side interface of the charging device to the engine and an engine side exhaust manifold defining an exhaust side interface of the supercharger to the engine, depending on whether the supercharger is connected to a clutch side (29) or a clutch reverse side (30) of the engine, whereas an air intake element (23), which defines a charge air side interface of the supercharger to the environment, and an ambient side exhaust manifold (22) defining an exhaust side interface of the supercharger to the environment, regardless of whether the supercharger is on the clutch side (29) or the clutch reverse side (30) of the engine the same is connected; and that for a V-type engine (11 ''), the intercooler housings (24, 24 '), the engine exhaust manifolds and the air intake elements (23) of the R-type engine are used, but adapted to the V-type design , Ambient exhaust manifold (22 '') and a V-shaped water box (28 '') is used.
Description
Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine in Baukastenbauform. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem für aufgeladene Brennkraftmaschinen und ein Baukastensystem für Aufladungseinrichtungen.The invention relates to a supercharged internal combustion engine in modular design. Furthermore, the invention relates to a modular system for supercharged internal combustion engines and a modular system for charging devices.
Bislang handelt es sich bei Brennkraftmaschinen immer um individuell auf einen definierten Einsatzzweck und definierte Anforderungen konstruierte Brennkraftmaschinen. Soll eine Brennkraftmaschine neu entwickelt werden, so werden in der Regel sämtliche Baugruppen derselben einer Neuentwicklung unterzogen. Dies ist auch bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen der Fall, bei welchen insbesondere die Baugruppen einer Aufladungseinrichtung immer individuell konstruiert werden, nämlich darauf angepasst, ob die Aufladungseinrichtung an einer Kupplungsseite oder einer Kupplungsgegenseite an den eigentlichen Motor der Brennkraftmaschine angebunden wird, sowie darauf angepasst, ob die Aufladungseinrichtung an einem Motor in R-Bauweise oder an einem Motor in V-Bauweise zum Einsatz kommt. Bislang ist es nicht oder nur in stark eingeschränktem Umfang möglich, bei einer Neuentwicklung einer Brennkraftmaschine auf bestehende Komponenten zuzugreifen und dieselben weiterzunutzen. Dies ist von Nachteil.So far, internal combustion engines are always individually tailored to a defined purpose and defined requirements engine designed. If an internal combustion engine to be newly developed, so all modules are subjected to a new development in the rule. This is also the case with supercharged internal combustion engines of the case in which in particular the modules of a supercharger are always designed individually, namely adapted to whether the supercharger is connected to a clutch side or a clutch side to the actual engine of the engine, and adapted to whether the supercharger is used on an R-type motor or on a V-type motor. So far, it is not possible, or only to a very limited extent, to access existing components in a new development of an internal combustion engine and to continue to use them. This is a disadvantage.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Baukastensystem für aufgeladene Brennkraftmaschinen, ein Baukastensystem für Aufladungseinrichtungen sowie eine aufgeladene Brennkraftmaschine in Baukastenbauform zu schaffen.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a modular system for supercharged internal combustion engines, a modular system for superchargers and a supercharged internal combustion engine in modular design.
Diese Aufgabe wird durch ein Baukastensystem für aufgeladene Brennkraftmaschinen gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a modular system for supercharged internal combustion engines according to claim 1.
Das Baukastensystem für eine aufgeladene Brennkraftmaschine umfasst Motoren, die Zylinder aufweisen, wobei den Zylindern des jeweiligen Motors über eine zu den Zylinder führende Ladeluftleitung Ladeluft zuführbar ist, und wobei von den Zylindern des jeweiligen Motors über eine von den Zylindern wegführende Abgasleitung Abgas abführbar ist. Ferner umfasst das Baukastensystem Aufladungseinrichtungen, die mindestens einen Abgasturbolader aufweisen, wobei in dem oder jedem Abgasturbolader der jeweiligen Aufladungseinrichtung von Zylindern des jeweiligen Motors abgeführtes Abgas entspannbar und hierbei gewonnenen Energie zum Verdichten der den Zylindern zuzuführenden Ladeluft nutzbar ist.The modular system for a supercharged internal combustion engine comprises engines having cylinders, wherein charge air can be supplied to the cylinders of the respective engine via a charge air duct leading to the cylinders, and exhaust gas can be discharged from the cylinders of the respective engine via an exhaust pipe leading away from the cylinders. Further, the modular system comprises charging devices having at least one exhaust gas turbocharger, wherein in the or each exhaust gas turbocharger of the respective charging device of exhaust gases of the respective engine exhaust gas dissipated and thereby recovered energy for compressing the charge air to be supplied to the cylinders is available.
Die Aufladungseinrichtungen sind aus mehreren Baukastenmodulen zusammensetzbar, nämlich derart, dass für einen Motor in R-Bauweise ein Ladeluftkühlergehäuse, welches eine ladeluftseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zum Motor definiert, und ein motorseitiger Abgaskrümmer, welcher eine abgasseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zum Motor definiert, abhängig davon sind, ob die Aufladungseinrichtung an einer Kupplungsseite oder einer Kupplungsgegenseite des Motors an denselben angebunden ist, wohingegen ein Luftansaugelement, welches eine ladeluftseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zur Umgebung definiert, und ein umgebungsseitiger Abgaskrümmer, welcher eine abgasseitige Schnittstelle der Aufladungseinrichtung zur Umgebung definiert, unabhängig davon sind, ob die Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite oder der Kupplungsgegenseite des Motors an denselben angebunden ist; und dass für einen Motor in V-Bauweise die Ladeluftkühlergehäuse, die motorseitigen Abgaskrümmer und die Luftansaugelemente für den Motor in R-Bauweise zum Einsatz kommen, jedoch ein an die V-Bauweise angepasster, umgebungsseitiger Abgaskrümmer zum Einsatz kommt. Dieser an die V-Bauweise angepasster, umgebungsseitige Abgaskrümmer ist unabhängig davon, ob die Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite oder der Kupplungsgegenseite des Motors in V-Bauweise an denselben angebunden ist.The charging devices are composed of a plurality of modular modules, namely such that for an engine in R-construction, a charge air cooler housing, which defines a charge air side interface of the charging device to the engine, and an engine side exhaust manifold, which defines an exhaust side interface of the charging device to the engine, depending thereon whether the supercharger is connected to the same on a clutch side or a clutch side of the engine, whereas an air intake element defining a charge air side interface of the supercharger to the environment and an ambient side exhaust manifold defining an exhaust side interface of the supercharger to the environment are independent; whether the supercharger on the clutch side or the clutch reverse side of the engine is connected to the same; and that for a V-type engine, the intercooler housings, the engine exhaust manifolds, and the air intake elements for the R-type engine are used, but a V-type, ambient exhaust manifold is used. This V-type-adapted, ambient-side exhaust manifold is independent of whether the charging device on the clutch side or the clutch-opposite side of the V-shaped engine is connected to the same.
Das erfindungsgemäße Baukastensystem ermöglicht es, Berechnungs- und Versuchsergebnisse, die bei der Entwicklung einer Brennkraftmaschine angefallen sind, auf andere Brennkraftmaschinen zu übertragen. Für unterschiedliche Brennkraftmaschinen können so einheitliche Baugruppenkonzepte bereitgestellt und Baugruppenvarianten über die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Brennkraftmaschinen reduziert werden. Ferner kann die Ersatzteilhaltung beim Kunden sowie Hersteller vereinfacht werden. Schulungsaufwände für Kunden und Servicepersonal können reduziert werden.The modular system according to the invention makes it possible to transfer calculation and test results incurred in the development of an internal combustion engine to other internal combustion engines. For different internal combustion engines, unitary module concepts can thus be provided and module variants can be reduced via the different configurations of the internal combustion engines. Furthermore, the spare parts inventory at the customer and manufacturer can be simplified. Training costs for customers and service personnel can be reduced.
Für einen Motor in R-Bauweise mit einer vorzugsweise einen Hochdruckturbolader und einen Niederdruckturbolader aufweisenden mehrstufigen Aufladungseinrichtung sind der oder jeder Turbolader, der oder jeder Ladeluftkühler, ein Wasserkasten und gegebenenfalls eine Luftführung vom Ladeluftkühlergehäuse zum Hochdruckturbolader unabhängig davon, ob die Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite oder der Kupplungsgegenseite des Motors an denselben angebunden ist. Für einen Motor in R-Bauweise sind ein sich zwischen dem Hochdruckturbolader und dem Niederdruckturbolader erstreckender Abgaskrümmer abhängig davon, ob die Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite oder der Kupplungsgegenseite des Motors an denselben angebunden ist.For an R-engine engine having a multistage turbocharger preferably having a high pressure turbocharger and a low pressure turbocharger, the or each turbocharger, the or each charge air cooler, a water box, and optionally an air passage from the charge air cooler housing to the high pressure turbocharger, whether the charge side or the supercharger Coupling side of the engine is connected to the same. For an R-type engine, an exhaust manifold extending between the high-pressure turbocharger and the low-pressure turbocharger is dependent on whether the supercharger on the clutch side or the opposite-coupling side of the engine is connected thereto.
Für einen Motor in V-Bauweise kommen der oder jeder Turbolader, der oder jeder Ladeluftkühler und gegebenenfalls die Luftführung vom Ladeluftkühlergehäuse zum Hochdruckturbolader des Motors in R-Bauweise zum Einsatz.For a V-type engine, the or each turbocharger, the or each intercooler and, where appropriate, the air flow from the Intercooler housing to the high-pressure turbocharger of the engine in R-construction used.
Für einen Motor in V-Bauweise kommt ein an die V-Bauweise angepasster Wasserkasten zum Einsatz, der unabhängig davon ist, ob die Aufladungseinrichtung an die Kupplungsseite des Motors in V-Bauweise oder die Kupplungsgegenseite des Motors in V-Bauweise an denselben angebunden ist.For a V-type engine, a V-type water box is used regardless of whether the supercharger is connected to the clutch side of the V-type engine or the V-type engine clutch side is connected to the same.
Hiermit ist es möglich, sowohl für Motoren in R-Bauweise als auch für Motoren in V-Bauweise für die unterschiedlichen Anbindungsmöglichkeiten der Aufladungseinrichtung an den Motor, nämlich für die Anbindungsmöglichkeit an die Kupplungsgegenseite sowie die Anbindungsmöglichkeit an die Kupplungsgegenseite des Motors, die Anzahl der Gleichteile zu erhöhen und die Anzahl der an die konkrete Ausführungsform der Brennkraftmaschine anzupassenden Baugruppen auf ein Minimum zu reduzieren.This makes it possible, both for motors in R-construction as well as for engines in V-construction for the different connection possibilities of the charging device to the engine, namely for the possibility of connection to the opposite coupling side and the possibility of connection to the opposite side of the engine coupling, the number of identical parts to increase and reduce the number of to be adapted to the specific embodiment of the engine assemblies to a minimum.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Baukastenform ist in Anspruch 7 definiert. Ein erfindungsgemäßes Baukastensystem für Aufladungseinrichtungen ist in Anspruch 9 definiert.An internal combustion engine according to the invention in modular form is defined in claim 7. An inventive modular system for charging devices is defined in claim 9.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings.
Dabei zeigt:Showing:
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine in Baukastenform, bei welcher unabhängig von der konkreten Ausführung der Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Kernkomponenten derselben im Sinne eines morphologischen Baukastensystems unverändert oder mit minimalen Anpassungen genutzt werden können.The present invention relates to a supercharged internal combustion engine in modular form, in which regardless of the specific design of the internal combustion engine, a plurality of core components thereof can be used unchanged or with minimal adjustments in terms of a morphological modular system.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem für aufgeladene Brennkraftmaschinen und ein Baukastensystem für Aufladungseinrichtungen von Brennkraftmaschinen.Furthermore, the invention relates to a modular system for supercharged internal combustion engines and a modular system for charging devices of internal combustion engines.
So zeigen
In den Zylindern
Die Aufladungseinrichtung
In den beiden Abgasturboladern
Abgas, welches von den Zylindern
Die bei der Entspannung des Abgases in den Abgasturboladern
Ausgehend von dem Niederdruckverdichter
Die in
Hierbei ist die Aufladungseinrichtung
Hingegen sind das Luftansaugelement
Ferner sind bei einem Motor in R-Bauweise mit mehrstufiger Aufladungseinrichtung
Die obigen Zusammenhänge für die Baukastenmodule des Motors in R-Bauweise, also für diejenigen Baukastenmodule der Aufladungseinrichtung
In
Wie bereits oben ausgeführt, sind für einen Motor in R-Bauweise das Ladeluftkühlergehäuse
Ferner sind für den Motor in R-Bauweise der sich zwischen dem Hochdruckturbolader
Demgegenüber sind für einen Motor in R-Bauweise das Luftansaugelement
Ferner sind für einen Motor in R-Bauweise der Hochdruckturbolader
Das erfindungsgemäße Baukastensystem für die aufgeladenen Brennkraftmaschinen bzw. das erfindungsgemäße Baukastensystem für die Aufladungseinrichtungen solcher Brennkraftmaschinen erlaubt weiterhin für einen Motor in V-Bauweise die Verwendung einer Vielzahl von Gleichteilen bzw. identischen Baukastenmodulen, die bei einem Motor in R-Bauweise zum Einsatz kommen.The modular system according to the invention for the supercharged internal combustion engines or the modular system according to the invention for the superchargers of such internal combustion engines also allows the use of a plurality of identical parts or identical modular modules, which are used in an R-engine engine, for a V-engine.
So zeigt
Für einen Motor
Für einen Motor
Bei den erfindungsgemäßen Baukastensystem kommen demnach für einen Motor
Dieser SCR-Katalysator
Mit der hier vorliegenden Erfindung werden demnach Baukastensysteme für aufgeladene Brennkraftmaschinen sowie Aufladungseinrichtungen vorgeschlagen, die es ermöglichen, für Motoren in R-Bauweise sowie für Motoren in V-Bauweise sowie für die unterschiedlichen Anbindungsmöglichkeiten der Aufladungseinrichtung an der Kupplungsseite sowie Kupplungsgegenseite eine Vielzahl identischer Baukastenmodule vorzuhalten, wodurch es möglich ist, Baugruppenvarianten zu reduzieren, Schulungsaufwände für Kunden gering zu halten und weiterhin bei der Neuentwicklung von Motoren auf bestehende Berechnungs- und Versuchsergebnisse zurückzugreifen.The present invention accordingly modular systems for supercharged internal combustion engines and charging devices are proposed, which make it possible to provide a variety of identical modular modules for motors in R-construction as well as for V-type engines and for the different connection possibilities of the charging device on the clutch side and opposite coupling side, which makes it possible to reduce assembly variants, to keep training costs for customers low and to continue to use existing calculation and test results when developing new engines.
Claims (10)
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