DE102015222987A1

DE102015222987A1 - turbocharger

Info

Publication number: DE102015222987A1
Application number: DE102015222987.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Striedelmeyer
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Turbinengehäuse (2), in dem ein Turbinenrad (3) drehbar angeordnet ist, und mit einem Lagergehäuse (5), in dem eine Rotorwelle (6) drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle (6) trägt das Turbinenrad (3). Im Lagergehäuse (5) ist zur Lagerung der Rotorwelle (6) eine Wälzlagerkartusche (7) angeordnet, die wenigstens einen drehfest mit der Rotorwelle (6) verbundenen Innenring (10), wenigstens einen in eine Kartuschenaufnahme (8) des Lagergehäuses (5) eingesetzten Außenring (11) und mehrere Wälzkörper (12) aufweist. Im Lagergehäuse (5) ist ein Schmierölkanalsystem (13) zum Zuführen von Schmieröl zur Wälzlagerkartusche (7) und zum Abführen von Schmieröl von der Wälzlagerkartusche (7) ausgebildet, das wenigstens einen Schmierölkanal (15, 16, 17, 22) aufweist. Eine reduzierte Geräuschemission ergibt sich, wenn im Lagergehäuse (5) wenigstens eine Heizeinrichtung (23) zum Beheizen des Schmieröls vorgesehen ist, die mit wenigstens einem solchen Schmierölkanal (15) stromauf der Wälzlagerkartusche (7) wärmeübertragend gekoppelt ist.The present invention relates to an exhaust-gas turbocharger (1) for an internal combustion engine, with a turbine housing (2) in which a turbine wheel (3) is rotatably arranged, and with a bearing housing (5) in which a rotor shaft (6) is rotatably mounted. The rotor shaft (6) carries the turbine wheel (3). In the bearing housing (5) a roller bearing cartridge (7) is arranged for supporting the rotor shaft (6), the at least one rotatably connected to the rotor shaft (6) inner ring (10), at least one in a cartridge receptacle (8) of the bearing housing (5) Outer ring (11) and a plurality of rolling elements (12). In the bearing housing (5) is formed a lubricating oil passage system (13) for supplying lubricating oil to the rolling bearing cartridge (7) and discharging lubricating oil from the rolling bearing cartridge (7) having at least one lubricating oil passage (15, 16, 17, 22). A reduced noise emission results when in the bearing housing (5) at least one heating device (23) is provided for heating the lubricating oil, which is coupled with at least one such lubricating oil passage (15) upstream of the roller bearing cartridge (7) to transmit heat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. The present invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßer Abgasturbolader ist bspw. aus der DE 10 2011 081 419 A1 bekannt. Er umfasst in üblicher Weise ein Turbinengehäuse, in dem ein Turbinenrad drehbar angeordnet ist, sowie ein Lagergehäuse, in dem eine Rotorwelle drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle trägt das Turbinenrad. Im Lagergehäuse ist zur Lagerung der Rotorwelle eine Wälzlagerkartusche angeordnet. Eine derartige Wälzlagerkartusche weist zumindest einen drehfest mit der Rotorwelle verbundenen Innenring, wenigstens einen in eine Kartuschenaufnahme des Lagergehäuses eingesetzten Außenring und mehrere Wälzkörper auf, die jeweils an einem solchen Innenring und an einem solchen Außenring abgestützt sind. Bei drehender Rotorwelle rollen die Wälzkörper am zugehörigen Außenring und am zugehörigen Innenring ab. Im Lagergehäuse ist ein Schmierölkanalsystem zum Führen von Schmieröl zur Wälzlagerkartusche und zum Abführen von Schmieröl von der Wälzlagerkartusche ausgebildet, das mehrere Schmierölkanäle aufweist. Beim bekannten Abgasturbolader ist außerdem radial zwischen einer die Kartuschenaufnahme einfassenden Innenwand des Lagergehäuses und dem wenigstens einen Außenring der Wälzlagerkartusche ein Lagerspalt ausgebildet, der an das Schmierölkanalsystem angeschlossen ist. In diesem Lagerspalt wird im Betrieb des Abgasturboladers ein Quetschölfilm ausgebildet, der als Schwingungsdämpfung zwischen Wälzlagerkartusche und Lagergehäuse wirkt. Eine wichtige Funktion des Quetschölfilms ist dabei die Reduzierung einer Übertragung von Schwingungen der Wälzlagerkartusche auf das Lagergehäuse. Insbesondere kann dadurch die Übertragung von Körperschall von der Wälzlagerkartusche auf das Lagergehäuse – und von dort aus auf das Turbinengehäuse und ein Verdichtergehäuse – reduziert werden, um eine störende Geräuschabstrahlung des Abgasturboladers in die Umgebung zu verringern. A generic exhaust gas turbocharger is, for example, from the DE 10 2011 081 419 A1 known. It comprises in a conventional manner a turbine housing in which a turbine wheel is rotatably arranged, and a bearing housing in which a rotor shaft is rotatably mounted. The rotor shaft carries the turbine wheel. In the bearing housing, a roller bearing cartridge is arranged for mounting the rotor shaft. Such a rolling bearing cartridge has at least one rotatably connected to the rotor shaft inner ring, at least one inserted into a cartridge receptacle of the bearing housing outer ring and a plurality of rolling elements, which are respectively supported on such an inner ring and on such an outer ring. When the rotor shaft rotates, the rolling elements roll off at the associated outer ring and at the associated inner ring. In the bearing housing, a lubricating oil passage system for guiding lubricating oil to the rolling bearing cartridge and for discharging lubricating oil from the rolling bearing cartridge is formed, which has a plurality of lubricating oil passages. In the case of the known exhaust gas turbocharger, a bearing gap which is connected to the lubricating oil channel system is also formed radially between a inner wall of the bearing housing enclosing the cartridge receptacle and the at least one outer ring of the rolling bearing cartridge. In this bearing gap, a quenching oil film is formed during operation of the exhaust gas turbocharger, which acts as a vibration damping between roller bearing cartridge and bearing housing. An important function of the Quetschölfilms is reducing the transmission of vibrations of the roller bearing cartridge on the bearing housing. In particular, the transmission of structure-borne noise from the rolling bearing cartridge to the bearing housing - and from there to the turbine housing and a compressor housing - can be reduced in order to reduce disturbing noise emission of the exhaust gas turbocharger into the environment.

Problematisch dabei ist, dass das Schmieröl eine temperaturabhängige Viskosität besitzt, so dass es bei niedrigen Temperaturen eine vergleichsweise hohe Viskosität zeigt, was mit einer vergleichsweise geringen Dämpfungswirkung für die Schwingungsübertragung einhergeht. Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, insbesondere in Verbindung mit niedrigen Umgebungstemperaturen, kann es zu einer störenden Schallabstrahlung am Abgasturbolader kommen, solange das Schmieröl seine Betriebstemperatur nicht erreicht hat. Dieser Zeitraum kann bei niedrigen Umgebungstemperaturen und insbesondere bei Dieselmotoren vergleichsweise lang sein. The problem with this is that the lubricating oil has a temperature-dependent viscosity, so that it exhibits a comparatively high viscosity at low temperatures, which is accompanied by a comparatively low damping effect for the vibration transmission. During a cold start of the internal combustion engine, in particular in conjunction with low ambient temperatures, it may lead to a disturbing sound emission at the exhaust gas turbocharger, as long as the lubricating oil has not reached its operating temperature. This period can be comparatively long at low ambient temperatures and in particular for diesel engines.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Abgasturbolader eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Akustik auszeichnet. Insbesondere soll der Zeitraum, in dem eine störende Schallemission stattfindet, reduziert werden.The present invention is concerned with the problem of providing for a generic exhaust gas turbocharger an improved embodiment, which is characterized in particular by improved acoustics. In particular, the period in which a disturbing noise emission takes place should be reduced.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, im Lagergehäuse wenigstens eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Schmieröls unterzubringen, mit deren Hilfe das Schmieröl für die Wälzlagerkartusche bedarfsabhängig erwärmt werden kann. Hierdurch ist es insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine möglich, das Schmieröl schneller auf seine Betriebstemperatur zu bringen, wodurch es schneller eine niedrige Viskosität erreicht, um seine Dämpfungsfunktion zu erfüllen. Somit kann der Zeitraum, in dem der Abgasturbolader eine unerwünschte Schallemission erzeugt, signifikant reduziert werden. The invention is based on the general idea to accommodate at least one heater for heating the lubricating oil in the bearing housing, with the aid of which the lubricating oil for the roller bearing cartridge can be heated as needed. As a result, it is possible, in particular during a cold start of the internal combustion engine, to bring the lubricating oil to its operating temperature more quickly, as a result of which it achieves a low viscosity more quickly in order to fulfill its damping function. Thus, the period in which the exhaust gas turbocharger generates an undesirable noise emission can be significantly reduced.

Die Heizeinrichtung ist dabei zweckmäßig mit zumindest einem Schmierölkanal des Schmierölkanalsystems wärmeübertragend gekoppelt, und zwar stromauf der Wälzlagerkartusche. Hierdurch steht das aufgewärmte, niederviskose Schmieröl unmittelbar an der Wälzlagerkartusche zur Verfügung.The heater is expediently coupled in a heat-transmitting manner with at least one lubricating oil channel of the lubricating oil channel system, specifically upstream of the roller bearing cartridge. As a result, the warmed, low-viscosity lubricating oil is available directly on the roller bearing cartridge.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Heizeinrichtung ein im Lagergehäuse ausgebildetes Abgaskanalsystem zum Führen von Abgas aufweisen, das zumindest einen Heizkanal, einen Abgasvorlaufkanal und einen Abgasrücklaufkanal aufweist. Der Heizkanal ist wärmeübertragend und mediengetrennt mit dem wenigstens einen Schmierölkanal gekoppelt, so dass Wärme aus dem Abgas auf das Schmieröl übertragen werden kann. Im Abgas der Brennkraftmaschine steht unmittelbar mit Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine Wärme zur Verfügung, die zum Beheizen des Schmieröls genutzt werden kann. Zweckmäßig ist vorgesehen, dass der Abgasvorlaufkanal den Heizkanal mit einer Entnahmestelle fluidisch verbindet, die sich an einer dem Turbinengehäuse zugewandten Turbinenseite des Lagergehäuses befindet und durch die Abgas aus dem Turbinengehäuse in das Abgaskanalsystem einströmen kann. Das Abgaskanalsystem entnimmt somit die heißen Abgase innerhalb des Abgasturboladers dem Turbinengehäuse. Somit kann der ohnehin durch den Abgasturbolader hindurchgeführte Abgasstrom zum Beheizen des Schmieröls genutzt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Abgasrücklaufkanal den Heizkanal mit einer Einleitstelle fluidisch verbindet, die sich an der Turbinenseite befindet und durch die Abgas aus dem Abgaskanalsystem in das Turbinengehäuse ausströmen kann. Somit wird das zum Beheizen des Schmieröls genutzte Abgas wieder innerhalb des Abgasturboladers dem Turbinengehäuse rückgeführt. Letztlich wird mit Hilfe des Abgaskanalsystems ein kleiner Teil des dem Abgasturbolader zugeführten Abgases innerhalb der Turbine entnommen und zum Beheizen des Schmieröls genutzt und anschließend wieder der Turbine rückgeführt. According to an advantageous embodiment, the heating device may have an exhaust gas duct system, which is embodied in the bearing housing, for guiding exhaust gas, which has at least one heating duct, an exhaust gas feed duct and an exhaust gas return duct. The heating channel is heat-transmitting and media-separated coupled to the at least one lubricating oil passage, so that heat from the exhaust gas can be transferred to the lubricating oil. In the exhaust of the internal combustion engine is directly with commissioning of the engine heat available, which can be used to heat the lubricating oil. Appropriately, it is provided that the exhaust gas flow channel fluidly connects the heating channel with a removal point, which is located on a turbine housing facing the turbine side of the bearing housing and through which exhaust gas from the turbine housing can flow into the exhaust gas duct system. The exhaust gas duct system thus removes the hot exhaust gases within the exhaust gas turbocharger from the turbine housing. Thus, the already passed through the exhaust gas turbocharger exhaust gas flow can be used to heat the lubricating oil. Furthermore, it may be provided that the exhaust gas return channel fluidly connects the heating channel with a discharge point, which is located on the turbine side and can flow out of the exhaust gas duct system into the turbine housing through the exhaust gas. Thus, the exhaust gas used to heat the lubricating oil is recycled back to the turbine housing within the exhaust gas turbocharger. Finally, with the aid of the exhaust gas duct system, a small part of the exhaust gas supplied to the exhaust gas turbocharger is removed within the turbine and used for heating the lubricating oil and then returned to the turbine again.

Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher am Ort der Entnahmestelle im Abgas ein größerer Druck herrscht als am Ort der Einleitstelle. Hierdurch wird innerhalb des Abgaskanalsystems ein Druckgefälle erzeugt, dem das Abgas selbsttätig folgt, so dass eine Abgasströmung durch das Abgaskanalsystem zum Beheizen des Schmieröls entsteht. Auf eine separate oder zusätzliche Fördereinrichtung zum Antreiben des Abgases kann somit verzichtet werden.Particularly advantageous is a development in which there is a greater pressure at the location of the removal point in the exhaust gas than at the point of the discharge point. As a result, a pressure gradient is generated within the exhaust gas duct system, which the exhaust gas follows automatically, so that an exhaust gas flow through the exhaust gas duct system for heating the lubricating oil is formed. On a separate or additional conveyor for driving the exhaust gas can thus be dispensed with.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Einleitstelle in einen Radrückraum münden, der sich an einer Rückseite des Turbinenrads befindet, das an seiner Vorderseite eine axiale Abgasaustrittsseite aufweist. Üblicherweise handelt es sich beim Turbinenrad um ein Radialturbinenrad, das eine radiale Abgaseintrittsseite und eine axiale Abgasaustrittsseite aufweist. Somit herrscht an einer Rückseite des Turbinenrads in der Regel ein Druck, der zwischen dem relativ niedrigen Druck an der Abgasaustrittsseite und dem relativ hohen Druck an der Abgaseintrittsseite liegt. Dieser relativ niedrige Druck herrscht auch am Radrückraum und eignet sich somit für die Positionierung der Einleitstelle. In another advantageous development, the discharge point can open into a wheel rear space, which is located on a rear side of the turbine wheel, which has an axial exhaust gas outlet side on its front side. Typically, the turbine wheel is a radial turbine wheel having a radial exhaust gas inlet side and an axial exhaust gas outlet side. Thus prevails at a rear side of the turbine in the rule, a pressure which is between the relatively low pressure at the exhaust gas outlet side and the relatively high pressure at the exhaust gas inlet side. This relatively low pressure also prevails at the Radrückraum and is thus suitable for the positioning of the discharge point.

Bei einer anderen Weiterbildung kann die Entnahmestelle in einen Trägerrückraum münden, der sich an einer Rückseite eines Schaufelträgers befindet, der an seiner Vorderseite stromauf einer radialen Abgaseintrittsseite des Turbinenrads verstellbare Leitschaufeln aufweist. Wie erwähnt handelt es sich beim Turbinenrad in der Regel um ein Radialturbinenrad mit einer radialen Abgaseintrittsseite und einer axialen Abgasaustrittsseite. Sofern der Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet ist, sind stromauf der Abgaseintrittsseite in der Umfangsrichtung verteilt mehrere Leitschaufeln angeordnet, die hinsichtlich ihres Anstellwinkels veränderbar sind, um den Zuströmquerschnitt stromauf der Abgaseintrittsseite zu variieren. Derartige Leitschaufeln sind hierzu an einem ringförmigen Schaufelträger drehbar angeordnet, der im Turbinengehäuse bzw. axial zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse koaxial zum Turbinenrad angeordnet ist. Hierdurch kann sich an einer Rückseite des Schaufelträgers ein Trägerrückraum ausbilden. Durch Leckagen kann Abgas stromauf der Leitschaufeln am Schaufelträger vorbei in diesen Trägerrückraum gelangen. Somit herrscht in diesem Trägerrückraum ein Druck, der zwar vergleichsweise hoch ist, jedoch kleiner ist als der hohe Abgasdruck stromauf der Leitschaufeln. Dementsprechend steht im Trägerrückraum ein relativ hoher Abgasdruck zur Verfügung, der sich in besonderer Weise für die Entnahme von Abgas über die Entnahmestelle eignet. In another development, the removal point can open into a carrier rear space, which is located on a rear side of a blade carrier, which has on its front side upstream of a radial exhaust gas inlet side of the turbine wheel adjustable guide vanes. As mentioned, the turbine wheel is generally a radial turbine wheel with a radial exhaust gas inlet side and an axial exhaust gas outlet side. If the exhaust-gas turbocharger is equipped with a variable turbine geometry, a plurality of guide vanes, which are variable in their angle of attack, are arranged upstream of the exhaust-gas inlet side in the circumferential direction in order to vary the inflow cross-section upstream of the exhaust-gas inlet side. Such guide vanes are rotatably arranged for this purpose on an annular blade carrier, which is arranged in the turbine housing or axially between the turbine housing and the bearing housing coaxial with the turbine wheel. As a result, a carrier rear space can form on a rear side of the blade carrier. Through leaks, exhaust gas upstream of the guide vanes on the blade carrier can pass into this carrier rear space. Thus prevails in this carrier rear space, a pressure which, although relatively high, but is smaller than the high exhaust gas pressure upstream of the vanes. Accordingly, a relatively high exhaust pressure is available in the carrier rear space, which is particularly suitable for the removal of exhaust gas via the removal point.

Alternativ dazu kann die Entnahmestelle in einen Verbindungskanal münden, der im Turbinengehäuse ausgebildet ist und der mit einem Spiralraum des Turbinengehäuses fluidisch verbunden ist. Dieser Spiralraum befindet sich dabei im Turbinengehäuse stromauf einer radialen Abgaseintrittsseite des Turbinenrads. Über den Spiralraum wird dem Turbinenrad das unter hohem Druck stehende Abgas zugeführt, so dass sich auch dieser Spiralraum zur Entnahme von Abgas für das Abgaskanalsystem eignet. Allerdings befindet sich der Spiralraum vollständig innerhalb des Turbinengehäuses, so dass zur Schaffung einer fluidischen Verbindung im Turbinengehäuse besagter Verbindungskanal geschaffen wird. Alternatively, the removal point can open into a connecting channel, which is formed in the turbine housing and which is fluidically connected to a spiral space of the turbine housing. This spiral space is located in the turbine housing upstream of a radial exhaust gas inlet side of the turbine wheel. The high-pressure exhaust gas is supplied to the turbine wheel via the spiral space, so that this spiral space is also suitable for removing exhaust gas for the exhaust gas duct system. However, the spiral space is completely within the turbine housing, so that to create a fluidic connection in the turbine housing said connection channel is created.

Gemäß einer Weiterbildung der vorstehenden Ausführungsform, bei welcher die Entnahmestelle über den Verbindungskanal mit dem Spiralraum verbunden ist, kann die Einleitstelle in den zuvor genannten Trägerrückraum münden. According to a development of the preceding embodiment, in which the removal point is connected via the connecting channel with the spiral space, the discharge point can open into the aforementioned carrier rear space.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Radrückraum mittels eines Hitzeschilds vom Trägerrückraum getrennt sein. Ein derartiger Hitzeschild dient als thermische Isolation zwischen dem heißen Turbinenrad und dem Lagergehäuse. Gleichzeitig ergibt sich dadurch auch eine gewisse fluidische Trennung zwischen Radrückraum und Trägerrückraum, so dass eine Druckdifferenz zwischen Radrückraum und Trägerrückraum besteht. Üblicherweise kann ein derartiger Hitzeschild radial innen am Lagergehäuse und radial außen am Schaufelträger abgestützt sein. In an advantageous development of the Radrückraum can be separated by means of a heat shield from the carrier rear space. Such a heat shield serves as thermal insulation between the hot turbine wheel and the bearing housing. At the same time, this also results in a certain fluidic separation between the wheel back and the carrier rear space, so that there is a pressure difference between the wheel back and the carrier rear space. Usually, such a heat shield can be supported radially inward on the bearing housing and radially on the outside of the blade carrier.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Heizkanal den jeweiligen Schmierölkanal in dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise umgreifen. Beispielsweise kann der Heizkanal den Schmierölkanal schraubenförmig oder ringförmig oder C-förmig umgreifen. Hierdurch wird eine intensive Wärmeübertragung vom Heizkanal auf das Material des Lagergehäuses erreicht, das seinerseits den Schmierölkanal umschließt. Somit wird letztlich mit Hilfe des Abgases über das Material des Lagergehäuses das Schmieröl beheizt. In another advantageous embodiment, the heating channel can at least partially surround the respective lubricating oil channel in its circumferential direction. For example, the heating channel can surround the lubricating oil channel in a helical or annular or C-shaped manner. As a result, an intense heat transfer from the heating channel is achieved on the material of the bearing housing, which in turn surrounds the lubricating oil passage. Thus, the lubricating oil is ultimately heated by means of the exhaust gas via the material of the bearing housing.

Bei einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform kann im Lagergehäuse ein Kühlkanalsystem zum Führen eines Kühlmittels ausgebildet sein, das zumindest einen Kühlkanal aufweist. Zweckmäßig sind auch ein Kühlmittelvorlaufkanal, der das Kühlmittel dem Kühlkanal zuführt, und ein Kühlmittelrücklaufkanal vorgesehen, der das Kühlmittel vom Kühlkanal abführt. Der Kühlkanal ist nun mit dem jeweiligen Schmierölkanal wärmeübertragend und mediengetrennt gekoppelt. Während es bei einem Kaltstart erforderlich ist, das Schmieröl möglichst rasch aufzuheizen, ist es nach Erreichen der Betriebstemperatur nicht mehr erforderlich, das Schmieröl weiter zu beheizen. Grundsätzlich besteht sogar die Gefahr einer Überhitzung. Dem kann mit Hilfe des hier vorgeschlagenen Kühlkanalsystems effizient entgegengewirkt werden. Somit kann durch eine geeignete Positionierung des Kühlkanals das ggf. mit Hilfe des Heizkanals aufgeheizte Schmieröl wieder gekühlt werden. Beispielsweise kann hierzu der Kühlkanal bezüglich der Schmierölflussrichtung stromab des Heizkanals mit dem Schmierölkanal wärmeübertragend gekoppelt sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Kühlkanal geometrisch zwischen dem jeweiligen Schmierölkanal und dem Heizkanal angeordnet ist. Hierdurch bildet der Kühlkanal eine thermische Trennung zwischen Heizkanal und Schmierölkanal. Die vom Heizkanal abgegebene Wärme kann im Wesentlichen vollständig vom Kühlkanal aufgenommen und abgeführt werden, ohne dass diese zum Schmierölkanal gelangt. Beispielsweise können Heizkanal und Kühlkanal jeweils ringförmig ausgestaltet sein und konzentrisch zueinander sowie konzentrisch zum Schmierölkanal angeordnet sein, der sich axial durch das vom ringförmigen Kühlkanal umschlossene Zentrum erstreckt. In another, particularly advantageous embodiment, a cooling channel system for guiding a coolant, which has at least one cooling channel, can be formed in the bearing housing. Appropriately, a coolant supply channel, which supplies the coolant to the cooling channel, and a coolant return channel are provided which the Remove coolant from the cooling channel. The cooling channel is now heat-transmitting and media-separated coupled to the respective lubricating oil channel. While it is necessary during a cold start to heat the lubricating oil as quickly as possible, it is no longer necessary after the operating temperature to further heat the lubricating oil. Basically there is even the danger of overheating. This can be counteracted efficiently with the help of the cooling duct system proposed here. Thus, by appropriate positioning of the cooling channel, the possibly heated by means of the heating channel lubricating oil can be cooled again. For example, for this purpose, the cooling channel with respect to the lubricating oil flow direction downstream of the heating channel with the lubricating oil channel be coupled heat transfer. However, an embodiment in which the cooling channel is arranged geometrically between the respective lubricating oil channel and the heating channel is preferred. As a result, the cooling channel forms a thermal separation between the heating channel and the lubricating oil channel. The heat emitted by the heating channel can essentially be completely absorbed and removed by the cooling channel without it reaching the lubricating oil channel. For example, heating channel and cooling channel can each be designed annular and concentric with each other and be arranged concentrically to the lubricating oil passage, which extends axially through the center enclosed by the annular cooling channel.

Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlkanalsystem eine Kühlmittelsteuereinrichtung zum Steuern des Durchflusses von Kühlmittel durch das Kühlkanalsystem aufweisen. Hierdurch ist es möglich, die Kühlleistung des Kühlkanals zu steuern. Die Steuerung umfasst zumindest eine Offenstellung und eine Sperrstellung. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Kühlmittelsteuereinrichtung eine oder mehrere oder beliebig viele Zwischenstellungen ermöglicht. Additionally or alternatively, the cooling passage system may include a coolant control device for controlling the flow of coolant through the cooling passage system. This makes it possible to control the cooling capacity of the cooling channel. The controller comprises at least one open position and a blocking position. It can also be provided that the coolant control device allows one or more or any number of intermediate positions.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Abgaskanalsystem eine Abgassteuereinrichtung zum Steuern des Durchflusses von Abgas durch das Abgaskanalsystem aufweisen. Dabei umfasst die Steuerung zumindest eine Offenstellung und eine Sperrstellung. Zweckmäßig kann die Abgassteuereinrichtung auch wenigstens eine oder mehrere oder beliebig viele Zwischenstellungen ermöglichen. Mit Hilfe der Abgassteuereinrichtung kann das Beheizen des Schmieröls bedarfsabhängig gesteuert werden. In another advantageous embodiment, the exhaust gas passage system may include an exhaust gas control device for controlling the flow of exhaust gas through the exhaust gas passage system. In this case, the control comprises at least one open position and a blocking position. Suitably, the exhaust gas control device also allow at least one or more or any number of intermediate positions. With the help of the exhaust gas control device, the heating of the lubricating oil can be controlled as needed.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Heizeinrichtung wenigstens ein elektrisches Heizelement aufweisen, das wärmeübertragend mit einem solchen Schmierölkanal gekoppelt ist. Mit Hilfe eines derartigen Heizelements lässt sich besonders einfach bedarfsabhängig die Aufheizung des Schmieröls realisieren. Insbesondere ist es dabei möglich, noch vor dem Starten der Brennkraftmaschine das Schmieröl im Bereich der Wälzlagerkartusche auf Betriebstemperatur zu bringen, so dass die Wälzlagerkartusche von Anfang an mit niederviskosem Schmieröl versorgt werden kann. In der Folge liegt die effiziente Körperschalldämpfung bereits von Anfang an vor. In another embodiment, the heating device may comprise at least one electric heating element which is heat-transmitting coupled with such a lubricating oil channel. With the help of such a heating element, the heating of the lubricating oil can be realized particularly simply as needed. In particular, it is possible to bring the lubricating oil in the region of the roller bearing cartridge to operating temperature even before starting the internal combustion engine, so that the roller bearing cartridge can be supplied with low-viscosity lubricating oil from the beginning. As a result, the efficient structure-borne sound attenuation is already present from the beginning.

Grundsätzlich ist denkbar, das Abgaskanalsystem und ein solches Heizelement kumulativ zu realisieren. Bevorzugt ist jedoch eine alternative Verwirklichung dieser Lösungen. In principle, it is conceivable to realize the exhaust gas duct system and such a heating element cumulatively. However, an alternative realization of these solutions is preferred.

Grundsätzlich kann das vorgeheizte Schmieröl auch innerhalb der Wälzlagerkartusche zur Reduzierung der Reibung der Wälzkörper beitragen, so dass auch an dieser Stelle bereits eine reduzierte Körperschallentwicklung beobachtet werden kann. Besonders zweckmäßig ist die Realisierung einer derartigen Heizeinrichtung jedoch bei einer Ausführungsform, bei der radial zwischen einer die Kartuschenaufnahme einfassenden Innenwand des Lagergehäuses und dem wenigstens einen Außenring ein Lagerspalt ausgebildet ist, der an das Schmierölkanalsystem angeschlossen ist. In diesem Lagerspalt kann sich besagter Quetschölfilm ausbilden, der die gewünschte Schwingungsdämpfung bewirkt. In principle, the preheated lubricating oil can also contribute within the roller bearing cartridge to reduce the friction of the rolling elements, so that even at this point already a reduced structure-borne noise development can be observed. However, the realization of such a heating device is particularly expedient in an embodiment in which a bearing gap is formed radially between a cartridge receiving inner wall of the bearing housing and the at least one outer ring, which is connected to the lubricating oil passage system. In said bearing gap said Quetschölfilm can form, which causes the desired vibration damping.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der mittels der Heizeinrichtung beheizbare Schmierölkanal in einen Verteilerkanal einmünden, von dem wenigstens zwei Zuführkanäle zum Lagerspalt führen. Hierdurch ist die Heizeinrichtung im Bereich eines vergleichsweise großen radialen Abstands von der Wälzlagerkartusche wärmeübertragend mit dem Schmierölkanalsystem gekoppelt. Dies vereinfacht die Integration der Heizeinrichtung in das Lagergehäuse. Beispielsweise befindet sich die wärmeübertragende Kopplung zwischen der Heizeinrichtung und dem jeweiligen Schmierölkanal in einem Abstand von der Rotationsachse der Rotorwelle, der mindestens doppelt so groß ist wie ein Innenradius der Kartuschenaufnahme.According to an advantageous refinement, the lubricating oil channel, which can be heated by means of the heating device, can open into a distributor channel, from which at least two feed channels lead to the bearing gap. As a result, the heating device in the region of a comparatively large radial distance from the roller bearing cartridge is heat-transmitting coupled to the lubricating oil passage system. This simplifies the integration of the heater in the bearing housing. For example, the heat-transmitting coupling between the heating device and the respective lubricating oil channel is located at a distance from the axis of rotation of the rotor shaft which is at least twice as large as an inner radius of the cartridge receptacle.

Alternativ dazu ist es grundsätzlich auch möglich, die Heizeinrichtung im Bereich der Wälzlagerkartusche wärmeübertragend mit dem Schmierölkanalsystem zu koppeln. Beispielsweise ist dann ein radialer Abstand der wärmeübertragenden Kopplung zwischen der Heizeinrichtung und dem jeweiligen Schmierölkanal kleiner als der doppelte Radius der Kartuschenaufnahme. Alternatively, it is also possible in principle to heat-couple the heating device in the region of the roller bearing cartridge with the lubricating oil channel system. For example, then a radial distance of the heat-transmitting coupling between the heater and the respective lubricating oil channel is smaller than twice the radius of the cartridge receiving.

Beim Lagergehäuse handelt es sich bevorzugt um ein Gussteil. Die darin verlaufenden Kanäle für das Schmierölkanalsystem und/oder für das Abgaskanalsystem und/oder für das Kühlkanalsystem können durch verlorene Kerne und/oder durch Schieber und/oder durch Bohrungen realisiert werden. The bearing housing is preferably a casting. The channels running therein for the lubricating oil duct system and / or for the exhaust gas duct system and / or for the cooling duct system can be realized by lost cores and / or by slides and / or bores.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 einen vereinfachten Längsschnitt eines Abgasturboladers im Bereich eines Lagergehäuses, 1 a simplified longitudinal section of an exhaust gas turbocharger in the region of a bearing housing,

2 eine Schnittansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 2 a sectional view as in 1 but in another embodiment,

3 eine vergrößerte Ansicht im Bereich eines Details III in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 3 an enlarged view in the area of a detail III in 2 but in another embodiment,

4 und 5 jeweils Schnittansichten wie in den I und II, jedoch bei anderen Ausführungsformen. 4 and 5 each section views as in the I and II but in other embodiments.

Entsprechend den 1 bis 5 umfasst ein Abgasturbolader 1, der zum Aufladen einer hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine dient, ein Turbinengehäuse 2, in dem ein Turbinenrad 3 um eine Rotationsachse 4 drehbar angeordnet ist. Ferner umfasst der Turbolader 1 ein Lagergehäuse 5, in dem eine Rotorwelle 6 um die Rotationsachse 4 drehbar gelagert ist. Dabei trägt die Rotorwelle 6 das Turbinenrad 3. In den gezeigten Beispielen ist das Turbinenrad 3 integral an der Rotorwelle 6 ausgeformt. Bei anderen Ausführungsformen kann das Turbinenrad 3 ein separates Bauteil sein, das drehfest an der Rotorwelle 6 befestigt ist. Der Abgasturbolader 1 kann außerdem in üblicherweise ein hier nicht gezeigtes Verdichtergehäuse aufweise, das an einer vom Turbinengehäuse 2 abgewandten Seite am Lagergehäuse 5 angeordnet ist. Im Verdichtergehäuse ist dann ein Verdichterrad drehbar angeordnet, das üblicherweise drehfest mit der Rotorwelle 6 verbunden ist.According to the 1 to 5 includes an exhaust gas turbocharger 1 , which is used to charge an internal combustion engine, not shown here, a turbine housing 2 in which a turbine wheel 3 around a rotation axis 4 is rotatably arranged. Furthermore, the turbocharger includes 1 a bearing housing 5 in which a rotor shaft 6 around the axis of rotation 4 is rotatably mounted. Hereby the rotor shaft carries 6 the turbine wheel 3 , In the examples shown, the turbine wheel is 3 integral to the rotor shaft 6 formed. In other embodiments, the turbine wheel 3 be a separate component, the rotationally fixed to the rotor shaft 6 is attached. The turbocharger 1 may also have in usually a compressor housing, not shown here, on one of the turbine housing 2 opposite side on the bearing housing 5 is arranged. In the compressor housing, a compressor wheel is then rotatably arranged, which is usually rotationally fixed to the rotor shaft 6 connected is.

Zur Lagerung der Rotorwelle 6 ist im Lagergehäuse 5 eine Wälzlagerkartusche 7 angeordnet, die hierzu in eine Kartuschenaufnahme 8 eingesetzt ist. Die Kartuschenaufnahme 8 ist im Lagergehäuse 5 ausgeformt und besitzt eine Innenwand 9 welche die Kartuschenaufnahme 8 in der Umfangsrichtung einfasst. Mit anderen Worten, die Innenwand bildet eine radiale Begrenzung der Kartuschenaufnahme 8. For storage of the rotor shaft 6 is in the bearing housing 5 a roller bearing cartridge 7 arranged, the purpose of this in a cartridge holder 8th is used. The cartridge intake 8th is in the bearing housing 5 formed and has an inner wall 9 which the cartridge intake 8th enclosed in the circumferential direction. In other words, the inner wall forms a radial boundary of the cartridge receptacle 8th ,

Die Wälzlagerkartusche 7 weist im gezeigten Beispiel zwei drehfest mit der Rotorwelle 6 verbundene Innenringe 10 und einen in die Kartuschenaufnahme 8 eingesetzten Außenring 11 auf. Außerdem weist die Wälzlagerkartusche 7 mehrere Wälzkörper 12 auf, bei denen es sich vorzugsweise um Kugeln handelt. Die Wälzkörper 12 stützen sich an den Innenringen 10 und am Außenring 11 an nicht näher bezeichneten Laufbahnen ab. The rolling bearing cartridge 7 In the example shown has two rotationally fixed with the rotor shaft 6 connected inner rings 10 and one in the cartridge holder 8th inserted outer ring 11 on. In addition, the roller bearing cartridge 7 several rolling elements 12 on, which are preferably balls. The rolling elements 12 are supported by the inner rings 10 and on the outer ring 11 at unspecified raceways from.

Im Lagergehäuse 5 ist ein Schmierölkanalsystem 13 ausgebildet, das zum Zuführen von Schmieröl zur Wälzlagerkartusche 7 und zum Abführen von Schmieröl von der Wälzlagerkartusche 7 dient. Ein sich im Betrieb des Abgasturboladers 1 einstellende Schmierölstrom ist in den Figuren durch Pfeile angedeutet und mit 14 bezeichnet. Das Schmierölkanalsystem 13 umfasst zum Führen des Schmieröls zumindest einen Schmierölkanal 15. In den Schnittansichten der 1, 2, 4 und 5 führt dieser Schmierölkanal 15 zu einem weiteren Schmierölkanal, der im Folgenden als Verteilerkanal 16 bezeichnet wird, von dem zumindest zwei weitere Schmierölkanale abgehen, die im Folgenden als Zuführkanäle 17 bezeichnet werden.In the bearing housing 5 is a lubricating oil channel system 13 formed, which is for supplying lubricating oil to the rolling bearing cartridge 7 and for discharging lubricating oil from the rolling bearing cartridge 7 serves. A in the operation of the exhaust gas turbocharger 1 adjusting lubricating oil flow is indicated in the figures by arrows and with 14 designated. The lubricating oil channel system 13 comprises at least one lubricating oil passage for guiding the lubricating oil 15 , In the sectional views of 1 . 2 . 4 and 5 This lubricating oil channel leads 15 to another lubricating oil channel, hereinafter referred to as distribution channel 16 is designated, depart from the at least two further lubricating oil channels, hereinafter referred to as feed channels 17 be designated.

Radial zwischen dem Außenring 11 und der Innenwand 9 ist ein Lagerspalt 18 ausgebildet, in dem sich im Betrieb des Turboladers 1 ein Quetschölfilm ausbilden kann. Der Lagerspalt 18 ist an das Schmierölkanalsystem 15 angeschlossen. Im Beispiel führen die beiden Zuführkanäle 17 zu diesem Lagerspalt 18. Der Lagerspalt 18 ist dabei zu einer Verdichterseite 60 des Lagergehäuses 5 mittels eines Rings 61 abgedichtet, der somit als Dichtung und außerdem als axiale Sicherung für die Wälzlagerkartusche 7 in der Kartuschenaufnahme 8 am Lagergehäuse 5 wirkt. Diese Verdichterseite 60 ist dem zuvor genannten Verdichtergehäuse zugewandt.Radial between the outer ring 11 and the inner wall 9 is a storage gap 18 formed in which in the operation of the turbocharger 1 can form a squeeze oil film. The bearing gap 18 is to the lubricating oil channel system 15 connected. In the example, the two feed channels 17 to this bearing gap 18 , The bearing gap 18 is doing to a compressor side 60 of the bearing housing 5 by means of a ring 61 sealed, thus as a seal and also as an axial backup for the roller bearing cartridge 7 in the cartridge holder 8th on the bearing housing 5 acts. This compressor side 60 is facing the aforementioned compressor housing.

Innerhalb des Außenrings 11 ist radial fluchtend zu den Zuführkanälen 17 je ein Verbindungskanal 19 ausgebildet, um die Wälzkörper 12 mit Schmieröl zu versorgen. Radial zwischen dem Außenring 11 und den Innenringen 10 ist ein Ringraum 20 ausgebildet. Diametral gegenüberliegend zu den Verbindungskanälen 19 ist im Außenring 11 eine Auslassöffnung 21 ausgebildet, durch die das Schmieröl aus dem Ringraum 20 durch einen weiteren Schmierölkanal des Schmierölkanalsystems 13, der im Folgenden als Austrittskanal 22 bezeichnet wird, abfließen kann. Bspw. gelangt das Schmieröl durch den Austrittskanal 22 letztlich zu einem Reservoir. Inside the outer ring 11 is radially aligned with the feed channels 17 one connecting channel each 19 trained to the rolling elements 12 to supply with lubricating oil. Radial between the outer ring 11 and the inner rings 10 is an annulus 20 educated. Diametrically opposite to the connecting channels 19 is in the outer ring 11 an outlet opening 21 formed by the lubricating oil from the annulus 20 through another lubricating oil passage of the lubricating oil passage system 13 which in the following as exit channel 22 is called, can drain. For example. the lubricating oil passes through the outlet channel 22 ultimately to a reservoir.

Gemäß den 1 bis 5 ist bei den hier gezeigten Ausführungsformen im Lagergehäuse 5 eine Heizeinrichtung 23 ausgebildet, die zum Beheizen des Schmieröls dient. Hierzu ist die Heizeinrichtung 23 stromauf der Wälzlagerkartusche 7 mit einem der Schmierölkanäle 15, 16, 17, 22, hier mit dem Schmierölkanal 15 wärmeübertragend gekoppelt. Das bedeutet, mit Hilfe der Heizeinrichtung 23 wird das Schmieröl bezüglich der Strömungsrichtung des Schmierölstroms 14 stromauf der Wälzlagerkartusche 7 beheizt. Demnach kann der Wälzlagerkartusche 7 Schmieröl mit reduzierter Viskosität zugeführt werden. Dies verbessert die Schmierung und Dämpfung innerhalb der Wälzlagerkartusche 7. Insbesondere verbessert dies die Schwingungsdämpfung im Lagerspalt 18. According to the 1 to 5 is in the bearing housing shown in the embodiments shown here 5 a heating device 23 formed, which serves to heat the lubricating oil. This is the heater 23 upstream of the roller bearing cartridge 7 with one of the lubricating oil channels 15 . 16 . 17 . 22 , here with the lubricating oil channel 15 coupled heat transfer. That means with the help of the heater 23 becomes the lubricating oil with respect to the flow direction of the lubricating oil flow 14 upstream of the roller bearing cartridge 7 heated. Accordingly, the rolling bearing cartridge 7 Lubricating oil can be supplied with reduced viscosity. This improves the lubrication and damping within the roller bearing cartridge 7 , In particular, this improves the vibration damping in the bearing gap 18 ,

Bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 ist die Heizeinrichtung 23 mit einem Abgaskanalsystem 24 realisiert, das im Lagergehäuse 5 ausgebildet ist und das zum Führen von Abgas dient. Das Abgaskanalsystem 24 weist einen Heizkanal 25, einen Abgasvorlaufkanal 26 und einen Abgasrücklaufkanal 27 auf. Der Heizkanal 25 ist wärmeübertragend und mediengetrennt mit dem Schmierölkanal 15 gekoppelt. Insbesondere gibt es keine fluidische Verbindung zwischen dem Heizkanal 25 und dem Schmierölkanal 15. Diese sind hierzu im Lagergehäuse 5 mit einem Abstand zueinander verlegt. Der Abgasvorlaufkanal 26 bildet eine fluidische Verbindung zwischen dem Heizkanal 25 und einer Entnahmestelle 28. Der Abgasrücklaufkanal 27 bildet eine fluidische Verbindung zwischen dem Heizkanal 25 und einer Einleitstelle 29. Die Entnahmestelle 28 befindet sich an einer Turbinenseite 30 des Lagergehäuses 5, die dem Turbinengehäuse 2 axial zugewandt ist. Die Turbinenseite 30 ist dabei von der Verdichterseite 60 abgewandt. Durch die Entnahmestelle 28 kann Abgas aus dem Turbinengehäuse 2 in das Abgaskanalsystem 24 einströmen. Die Einleitstelle 29 befindet sich ebenfalls an der Turbinenseite 30. Durch die Einleitstelle 29 kann Abgas aus dem Abgaskanalsystem 24 in das Turbinengehäuse 2 zurückströmen. Damit sich eine selbsttätige Abgasströmung 31, die in den Figuren durch Pfeile angedeutet ist, einstellt, muss ein entsprechendes Druckgefälle zwischen Entnahmestelle 28 und Einleitstelle 29 vorherrschen. In the embodiments of the 1 to 3 is the heater 23 with an exhaust duct system 24 realized in the bearing housing 5 is formed and that serves to guide exhaust. The exhaust duct system 24 has a heating channel 25 , an exhaust gas flow channel 26 and an exhaust gas return passage 27 on. The heating channel 25 is heat transferring and media separated with the lubricating oil channel 15 coupled. In particular, there is no fluidic connection between the heating channel 25 and the lubricating oil channel 15 , These are for this purpose in the bearing housing 5 laid at a distance from each other. The exhaust gas flow channel 26 forms a fluidic connection between the heating channel 25 and a sampling point 28 , The exhaust gas return channel 27 forms a fluidic connection between the heating channel 25 and a discharge point 29 , The sampling point 28 is located on a turbine side 30 of the bearing housing 5 that the turbine housing 2 axially facing. The turbine side 30 is from the compressor side 60 away. Through the sampling point 28 can exhaust from the turbine housing 2 into the exhaust duct system 24 flow. The discharge point 29 is also located on the turbine side 30 , Through the discharge point 29 can exhaust from the exhaust duct system 24 in the turbine housing 2 flow back. This creates an automatic exhaust flow 31 , which is indicated by arrows in the figures adjusts, must have a corresponding pressure gradient between sampling point 28 and discharge point 29 prevalence.

Das Turbinengehäuse 2 ist gegenüber dem Lagergehäuse 5 mittels einer Dichtung 62 abgedichtet, die bezogen auf die Rotationsachse 4 in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft. Die Entnahmestelle 28 und die Einleitstelle 29 befinden sich radial innerhalb dieser Dichtung 62. The turbine housing 2 is opposite the bearing housing 5 by means of a seal 62 sealed, related to the axis of rotation 4 rotates closed in the circumferential direction. The sampling point 28 and the discharge point 29 are located radially inside this seal 62 ,

Im Beispiel der 1 ist die Entnahmestelle 28 so angeordnet, dass sie in einen Trägerrückraum 32 einmündet. Der Trägerrückraum 32 befindet sich an einer Rückseite 33 eines Schaufelträgers 34, der an seiner Vorderseite 35 mehrere verstellbare Leitschaufeln 36 trägt, die sich bezüglich eines durch Pfeile angedeuteten Abgasstroms 39 im Turbinengehäuse 2 stromauf einer radialen Abgaseintrittsseite 37 des Turbinenrads 3 befinden. Das Turbinenrad 3 ist ein Radialturbinenrad, so dass es die besagte radiale Abgaseintrittsseite 37 und eine axiale Abgasaustrittsseite 38 aufweist. Radial zwischen einem Außenrand 40 des Schaufelträgers 34 und einem diesem radial gegenüberliegenden Innenrand 41 des Turbinengehäuses 2 befindet sich ein Leckagespalt 42, durch den Abgas von einem Spiralraum 43 des Turbinengehäuses 2 in den Trägerrückraum 32 übertreten kann. Dieser Leckagespalt 42 befindet sich unmittelbar stromauf der Leitschaufeln 36, so dass dort ein durch den Staudruck erhöhter hoher Abgasdruck herrscht. Folglich kann sich auch im Trägerrückraum 32 ein vergleichsweise hoher Abgasdruck einstellen.In the example of 1 is the sampling point 28 arranged so that they are in a carrier back space 32 opens. The carrier backspace 32 is located on a back 33 a blade carrier 34 at his front 35 several adjustable vanes 36 carries, with respect to an indicated by arrows exhaust stream 39 in the turbine housing 2 upstream of a radial exhaust gas inlet side 37 of the turbine wheel 3 are located. The turbine wheel 3 is a radial turbine wheel, so that it is the said radial exhaust gas inlet side 37 and an axial exhaust gas outlet side 38 having. Radially between an outer edge 40 the blade carrier 34 and a radially opposite inner edge 41 of the turbine housing 2 there is a leakage gap 42 , through the exhaust from a spiral space 43 of the turbine housing 2 into the vehicle rear space 32 can transgress. This leakage gap 42 is located immediately upstream of the vanes 36 , so that there is a high exhaust pressure increased by the dynamic pressure. Consequently, in the carrier rear space 32 set a comparatively high exhaust pressure.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Entnahmestelle 28 dagegen so angeordnet, dass sie in einen Verbindungskanal 44 einmündet, der mit dem Spiralraum 43 fluidisch verbunden ist. Der Spiralraum 43 führt das unter hohem Druck stehende Abgas der Abgaseintrittsseite 37 des Turbinenrads 3 zu. Ein derartiger Spiralraum 43 wird häufig auch als Schneckenraum oder Volute bezeichnet. At the in 2 embodiment shown is the sampling point 28 on the other hand arranged so that they are in a connecting channel 44 which merges with the spiral space 43 is fluidically connected. The spiral room 43 leads the high-pressure exhaust gas of the exhaust gas inlet side 37 of the turbine wheel 3 to. Such a spiral space 43 is often referred to as a snail shell or volute.

Bei der Ausführungsform der 1 ist die Einleitstelle 29 so angeordnet, dass sie in einen Radrückraum 45 einmündet, der sich an einer Rückseite 46 des Turbinenrads 3 befindet. Die Rückseite 46 ist dabei axial von einer Vorderseite 47 des Turbinenrads 3 abgewandt, an der sich die axiale Abgasaustrittsseite 38 befindet. Aufgrund der Durchströmung des Turbinengehäuses 2 stellt sich in diesem Radrückraum 45 im Betrieb des Abgasturboladers 1 ein Druck ein, der kleiner ist als der Druck innerhalb des Spiralraums 43, kleiner ist als der Druck im Trägerrückraum 32 und größer ist als der Druck stromab des Turbinenrads 3. Jedenfalls kann für die beiden vorstehend beschriebenen Positionen der Entnahmestelle 28 ein hinreichendes Druckgefälle in Verbindung mit dieser Positionierung der Einleitstelle 29 realisiert werden, um den Abgasstrom 31 im Abgaskanalsystem 24 zu gewährleisten. In the embodiment of the 1 is the discharge point 29 arranged so that they are in a Radrückraum 45 opens at a back 46 of the turbine wheel 3 located. The backside 46 is axially from a front side 47 of the turbine wheel 3 turned away, at the axial exhaust gas outlet side 38 located. Due to the flow through the turbine housing 2 turns in this Radrückraum 45 during operation of the exhaust gas turbocharger 1 a pressure that is less than the pressure within the spiral space 43 , less than the pressure in the vehicle rear space 32 and greater than the pressure downstream of the turbine wheel 3 , In any case, for the two positions described above, the sampling point 28 a sufficient pressure gradient in connection with this positioning of the discharge point 29 be realized to the exhaust gas flow 31 in the exhaust duct system 24 to ensure.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Einleitstelle 29 dagegen so angeordnet, dass sie in den Trägerrückraum 32 einmündet. Diese Positionierung der Einleitstelle 29 lässt sich einfacher realisieren, da an der Turbinenseite 30 im Bereich des Trägerrückraums 32 mehr Bauraum zur Verfügung steht als im Bereich des Radrückraums 45.At the in 2 embodiment shown is the discharge point 29 on the other hand, arranged so that they are in the carrier rear space 32 opens. This positioning of the discharge point 29 can be realized easier, because on the turbine side 30 in the area of the carrier back space 32 more space is available than in the area of the Radrückraums 45 ,

Bei den hier gezeigten Beispielen ist besagter Radrückraum 45 mittels eines Hitzeschilds 48 vom Trägerrückraum 32 getrennt. Der Hitzeschild 48 ist hier als ringförmige Federplatte konfiguriert, die radial innen am Lagergehäuse 5 und radial außen am Schaufelträger 34 abgestützt ist. Erkennbar befindet sich die Einleitstelle 29 im Beispiel der 1 radial innerhalb des Hitzeschilds 48 und im Beispiel der 2 radial außerhalb des Hitzeschilds 48.In the examples shown here is said Radrückraum 45 by means of a heat shield 48 from the vehicle backspace 32 separated. The heat shield 48 is configured here as an annular spring plate, the radially inward on the bearing housing 5 and radially outward on the blade carrier 34 is supported. Recognizable the discharge point 29 in the example of 1 radially inside the heat shield 48 and in the example of 2 radially outside the heat shield 48 ,

Bei den hier gezeigten Beispielen der 1 bis 3 umgreift der Heizkanal 25 den Schmierölkanal 15 dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise. Gezeigt ist ein ringförmig geschlossen umlaufender Heizkanal 25. Grundsätzlich sind auch ein schraubenförmig umlaufender Heizkanal 25 oder ein C-förmig, also nicht geschlossen umlaufender Heizkanal 25 denkbar. In the examples shown here the 1 to 3 encompasses the heating channel 25 the lubricating oil channel 15 the circumferential direction at least partially. Shown is a ring-shaped closed circular heating channel 25 , Basically, a helical circulating heating channel 25 or a C-shaped, so not closed circular heating channel 25 conceivable.

Gemäß 3 kann bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, im Lagergehäuse 5 außerdem ein Kühlkanalsystem 49 auszubilden, mit dessen Hilfe ein Kühlmittel geführt werden kann. Das Kühlkanalsystem 49 umfasst hierzu zumindest einen Kühlkanal 50, einen Kühlmittelvorlaufkanal 51 und einen Kühlmittelrücklaufkanal 52. Der Kühlmittelvorlaufkanal 51 führt im Betrieb des Kühlkanalsystems 49 das Kühlmittel dem Kühlkanal 50 zu, während der Kühlmittelrücklaufkanal 52 das Kühlmittel vom Kühlkanal 50 abführt. Der Kühlkanal 50 ist wärmeübertragend und mediengetrennt mit dem jeweiligen Schmierölkanal 15 gekoppelt. Gezeigt ist eine Anordnung des Kühlkanals 50 geometrisch zwischen dem Schmierölkanal 15 und dem Heizkanal 25. Der Schmierölkanal 15 erstreckt sich dabei axial, während der Heizkanal 25 und der Kühlkanal 50 sich bezüglich des Schmierölkanals 15 jeweils in der Umfangsrichtung erstrecken, bspw. ringförmig oder C-förmig. Insbesondere sind Kühlkanal 50 und Heizkanal 25 konzentrisch zum Schmierölkanal 15 angeordnet. Sofern der Kühlkanal 50 von einem in 3 durch Pfeile angedeuteten Kühlmittelstrom 53 durchströmt ist, kann er die über den Heizkanal 25 in das Lagergehäuse 5 abgegebene Wärme wieder aufnehmen und abführen, bevor diese den Schmiermittelkanal 15 erreicht. Zum Steuern des Durchflusses von Kühlmittel durch das Kühlkanalsystem 49 kann dieses mit einer Kühlmittelsteuereinrichtung 54 ausgestattet sein. Hierbei kann es sich bspw. um ein thermisch gesteuertes Ventil handeln. According to 3 may be provided in a particularly advantageous embodiment, in the bearing housing 5 also a cooling duct system 49 form, with the aid of a coolant can be performed. The cooling duct system 49 For this purpose, at least one cooling channel 50 , a coolant supply passage 51 and a coolant return passage 52 , The coolant supply channel 51 leads during operation of the cooling duct system 49 the coolant the cooling channel 50 to, while the coolant return passage 52 the coolant from the cooling channel 50 dissipates. The cooling channel 50 is heat transfer and media separated with the respective lubricating oil channel 15 coupled. Shown is an arrangement of the cooling channel 50 geometrically between the lubricating oil channel 15 and the heating channel 25 , The lubricating oil channel 15 extends axially, while the heating channel 25 and the cooling channel 50 with respect to the lubricating oil channel 15 extend in the circumferential direction, for example, annular or C-shaped. In particular, cooling channel 50 and heating channel 25 concentric to the lubricating oil channel 15 arranged. If the cooling channel 50 from one in 3 indicated by arrows coolant flow 53 through which it can flow through the heating channel 25 in the bearing housing 5 pick up and dissipate the heat released before it reaches the lubricant channel 15 reached. For controlling the flow of coolant through the cooling duct system 49 this can be done with a coolant control device 54 be equipped. This may, for example, be a thermally controlled valve.

Auch das Abgaskanalsystem 24 kann gemäß 2 mit einer Abgassteuereinrichtung 55 ausgestattet sein, um den Durchfluss von Abgas durch das Abgaskanalsystem 24 zu steuern. Die Abgassteuereinrichtung 55 kann dabei durch geeignetes Ventil, insbesondere durch ein Klappenventil oder einen Schieber oder dgl. gebildet sein. Zweckmäßig befindet sich die Abgassteuereinrichtung 55 stromauf des Heizkanals 25, also zweckmäßig im Abgasvorlaufkanal 26. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Anordnung der Abgassteuereinrichtung 55 im Heizkanal 25 oder im Abgasrücklaufkanal 27 denkbar.Also the exhaust duct system 24 can according to 2 with an exhaust gas control device 55 be fitted to the flow of exhaust gas through the exhaust duct system 24 to control. The exhaust control device 55 can be formed by a suitable valve, in particular by a flapper valve or a slide or the like. Suitably, the exhaust gas control device is located 55 upstream of the heating channel 25 So useful in the exhaust gas flow channel 26 , In principle, however, is also an arrangement of the exhaust gas control device 55 in the heating channel 25 or in the exhaust gas return channel 27 conceivable.

Bei den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist die Heizeinrichtung 23 jeweils mittels eines elektrischen Heizelements 56 realisiert, das wärmeübertragend mit dem Schmierölkanal 15 gekoppelt ist. Im Beispiel der 4 ist das Heizelement 56 als Heizspirale 57 mit zwei Schenkeln 58 realisiert. Im Unterschied dazu zeigt 5 eine Ausführungsform, bei der das Heizelement 56 durch eine Induktionsheizung 59 realisiert ist. Grundsätzlich sind auch andere elektrische Heizelemente 56 denkbar. Eine derartige elektrische Heizeinrichtung 23 lässt sich besonders einfach bedarfsabhängig betreiben. Auch ist der konstruktive Aufwand zur Realisierung der Heizeinrichtung 23 innerhalb des Lagergehäuses 5 vergleichsweise gering. In the in the 4 and 5 shown embodiments, the heater 23 each by means of an electric heating element 56 realized, the heat transfer with the lubricating oil passage 15 is coupled. In the example of 4 is the heating element 56 as a heating coil 57 with two thighs 58 realized. In contrast, shows 5 an embodiment in which the heating element 56 by an induction heater 59 is realized. Basically, other electrical heating elements 56 conceivable. Such an electric heater 23 is particularly easy to operate on demand. Also, the design effort for the realization of the heater 23 inside the bearing housing 5 comparatively low.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011081419 A1 [0002]

Claims

Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, - with a turbine housing ( 2 ), in which a turbine wheel ( 3 ) is rotatably mounted, - with a bearing housing ( 5 ), in which a rotor shaft ( 6 ) is rotatably mounted, - wherein the rotor shaft ( 6 ) the turbine wheel ( 3 ), wherein - in the bearing housing ( 5 ) for supporting the rotor shaft ( 6 ) a roller bearing cartridge ( 7 ) is arranged, the at least one rotationally fixed to the rotor shaft ( 6 ) connected inner ring ( 10 ), at least one in a cartridge receptacle ( 8th ) of the bearing housing ( 5 ) used outer ring ( 11 ) and a plurality of rolling elements ( 12 ), - in the bearing housing ( 5 ) a lubricating oil channel system ( 13 ) for supplying lubricating oil to the rolling bearing cartridge ( 7 ) and for discharging lubricating oil from the rolling bearing cartridge ( 7 ) is formed, the at least one lubricating oil channel ( 15 . 16 . 17 . 22 ), characterized in that in the bearing housing ( 5 ) at least one heating device ( 23 ) is provided for heating the lubricating oil, with at least one such lubricating oil channel ( 15 ) upstream of the roller bearing cartridge ( 7 ) is coupled heat-transmitting.

Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that - the heating device ( 23 ) in the bearing housing ( 5 ) formed exhaust gas duct system ( 24 ) for guiding exhaust gas, the at least one heating channel ( 25 ), an exhaust gas flow channel ( 26 ) and an exhaust gas return channel ( 27 ), - that the heating channel ( 25 ) heat transfer and media separated with the respective lubricating oil channel ( 15 ), - that the exhaust gas flow channel ( 26 ) the heating channel ( 25 ) with a sampling point ( 28 ) fluidly connected to a turbine housing ( 2 ) facing turbine side ( 30 ) of the bearing housing ( 5 ) and by the exhaust gas from the turbine housing ( 2 ) into the exhaust gas duct system ( 24 ), - that the exhaust gas return channel ( 27 ) the heating channel ( 25 ) with a discharge point ( 29 ) fluidly connected to the turbine side ( 30 ) and by the exhaust gas from the exhaust duct system ( 24 ) in the turbine housing ( 2 ) can flow out.

Exhaust gas turbocharger according to claim 2, characterized in that the discharge point ( 29 ) in a Radrückraum ( 45 ), which is located on a rear side ( 46 ) of the turbine wheel ( 3 ) located at its front ( 47 ) an axial exhaust gas outlet side ( 38 ) having.

Exhaust gas turbocharger according to claim 2 or 3, characterized in that the removal point ( 28 ) in a carrier back space ( 32 ), which is located on a rear side ( 33 ) of a blade carrier ( 34 ) located at its front ( 35 ) upstream of a radial exhaust gas inlet side ( 37 ) of the turbine wheel ( 3 ) adjustable guide vanes ( 36 ) having.

Exhaust gas turbocharger according to claims 3 and 4, characterized in that the Radrückraum ( 45 ) by means of a heat shield ( 48 ) from the carrier rear space ( 32 ) is disconnected.

Exhaust gas turbocharger according to claim 2 or 3, characterized in that the removal point ( 28 ) in a connection channel ( 44 ), which in the turbine housing ( 2 ) is formed and with a spiral space ( 43 ) is fluidically connected, which in the turbine housing ( 2 ) upstream of a radial exhaust gas inlet side ( 37 ) of the turbine wheel ( 3 ) is located.

Exhaust gas turbocharger according to claim 6, characterized in that the discharge point ( 29 ) in a carrier back space ( 32 ), which is located on a rear side ( 33 ) of a blade carrier ( 34 ) located at its front ( 35 ) upstream of the exhaust gas inlet side ( 37 ) of the turbine wheel ( 3 ) adjustable guide vanes ( 36 ) having.

Exhaust gas turbocharger according to one of the turbochargers 2 to 7, characterized in that the heating channel ( 25 ) the respective flow channel ( 15 ) in the circumferential direction at least partially surrounds.

Exhaust gas turbocharger according to one of claims 2 to 8, characterized in that in the bearing housing ( 5 ) a cooling channel system ( 49 ) is designed for guiding a coolant, the at least one cooling channel ( 50 ), the heat transfer and media separated with the respective lubricating oil channel ( 25 ) is coupled.

Exhaust gas turbocharger according to claim 9, characterized in that the cooling channel ( 50 ) geometrically between the respective lubricating oil channel ( 15 ) and the heating channel ( 25 ) is arranged.

Exhaust gas turbocharger according to claim 9 or 10, characterized in that the cooling channel system ( 49 ) a coolant control device ( 54 ) for controlling the flow of coolant through the cooling channel system ( 49 ) having.

Exhaust gas turbocharger according to one of claims 2 to 11, characterized in that the exhaust gas duct system ( 24 ) an exhaust gas control device ( 55 ) for controlling the flow of exhaust gas through the exhaust duct system ( 24 ) having.

Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 12, characterized in that the heating device ( 23 ) least one electric heating element ( 56 ), which is heat-transmitting with such a lubricating oil channel ( 15 ) is coupled.

Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 13, characterized in that radially between a cartridge receiving ( 8th ) enclosing inner wall ( 9 ) of the bearing housing ( 5 ) and the at least one outer ring ( 11 ) of the roller bearing cartridge ( 7 ) a bearing gap ( 18 ) which is connected to the lubricating oil channel system ( 13 ) connected.

Exhaust gas turbocharger according to claim 14, characterized in that by means of the heating device ( 23 ) Heated lubricating oil channel ( 15 ) into a distribution channel ( 16 ), from which at least two feed channels ( 17 ) to the bearing gap ( 18 ) to lead.