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Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit
- - einem Ansaugsystem zum Zuführen einer Ladeluftströmung,
- - einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
- - mindestens einem im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der mindestens ein in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagertes Laufrad umfasst, und
- - einem Lagergehäuse zur Aufnahme und Lagerung der drehbaren Welle des mindestens einen Verdichters.
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Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
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In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu aufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie weiter ständig zunimmt.
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Die Aufladung ist in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.
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Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit einer geeigneten Getriebeauslegung kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.
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Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.
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Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem - mittels Hilfsantrieb antreibbaren - Lader besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht und damit, zumindest solange die Antriebsenergie nicht aus einer Energierückgewinnung stammt, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, d. h. mindert.
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Falls es sich nicht um einen mittels Elektromaschine, d. h. elektrisch antreibbaren Lader handelt, ist regelmäßig eine mechanische bzw. kinematische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich, die auch das Packaging im Motorraum beeinflusst.
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Der Vorteil eines Laders gegenüber einem Abgasturbolader besteht darin, dass der Lader stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen kann und zwar unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.
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Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis bzw. der Turbinenleistung abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis bzw. einer kleineren Turbinenleistung. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.
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Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über einen Verdichter, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter den Begriff Verdichter sowohl ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Lader als auch ein Verdichter eines Abgasturboladers subsumiert werden können.
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Ein grundsätzliches Problem bei der Aufladung ist, dass sich die Ladeluft während der Kompression im Verdichter erwärmt, wodurch sich der Wirkungsgrad der Kompression verschlechtert. Zwar wird die komprimierte warme Ladeluft stromabwärts des Verdichters regelmäßig in einem Ladeluftkühler des Ansaugsystems gekühlt, um eine bessere Zylinderfüllung zu gewährleisten. Diese Ladeluftkühlung hat aber prinzipbedingt keinen Einfluss auf die stromaufwärts durchgeführte Kompression der Ladeluft im Verdichter.
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Um Wirkungsgradverluste während der Kompression zu reduzieren bzw. zu vermeiden, werden Verdichter nach dem Stand der Technik gekühlt. In der Regel wird das Verdichtergehäuse zur Ausbildung der Kühlung mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet. Das Gehäuse ist entweder ein Gussteil, wobei ein Kühlmittelmantel im Rahmen des Gießvorganges als integraler Bestandteil eines monolithischen Gehäuses ausgebildet wird, oder aber modular aufgebaut, wobei im Rahmen des Zusammenbaus ein Hohlraum ausgebildet wird, der als Kühlmittelmantel dient.
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Aus dem Stand der Technik sind sowohl Konzepte bekannt, bei denen ein Kühlmittelmantel im Austrittsbereich des Verdichters vorgesehen ist, als auch Konzepte, bei denen der Kühlmittelmantel der Kontur des Laufrades folgt. Beide Konzepte sind ungeeignet, die Ladeluft während der Kompression im Verdichter effektiv zu kühlen bzw. eine möglichst isotherme Kompression zu gewährleisten und auf diese Weise den Wirkungsgrad der Kompression zu verbessern.
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Folglich sind weitere bzw. andere Maßnahmen erforderlich, um den Wirkungsgrad der Kompression bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine zu verbessern.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich des Wirkungsgrades der Kompression der Ladeluft im Verdichter gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit
- - einem Ansaugsystem zum Zuführen einer Ladeluftströmung,
- - einem Abgasabführsystem zum Abführen von Abgas,
- - mindestens einem im Ansaugsystem angeordneten Verdichter, der mindestens ein in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagertes Laufrad umfasst, und
- - einem Lagergehäuse zur Aufnahme und Lagerung der drehbaren Welle des mindestens einen Verdichters,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
- - mindestens ein bewegliches Teil des mindestens einen Verdichters mit mindestens einer Wärmeleitung ausgestattet ist, die zwischen dem mindestens einen Laufrad und dem Lagergehäuse verläuft und der verbesserten Wärmeabfuhr aus dem mindestens einen Laufrad dient.
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Der Verdichter der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verfügt über mindestens eine Wärmeleitung, die geeignet ist, Wärme aus dem Verdichter bzw. aus der im Verdichter befindlichen Ladeluft abzuführen. Hierzu ist mindestens ein bewegliches Teil des Verdichters, vorzugsweise das Laufrad, mit mindestens einer Wärmeleitung ausgestattet.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der Kühlung der Ladeluft während der Kompression hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Konvektion zwischen dem rotierenden Laufrad und der Ladeluftströmung für den Wärmeübergang bzw. die Wärmeabfuhr genutzt wird. Erfindungsgemäß verläuft die mindestens eine Wärmeleitung zwischen dem mindestens einen Laufrad und dem Lagergehäuse, wobei die Wärme der Ladeluft beim Überströmen des rotierenden Laufrades entzogen und via Laufrad und Welle abgeführt wird.
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Die sich während der Kompression erwärmende Luft ist als Wärmequelle anzusehen, wobei die Temperaturdifferenz zwischen der warmen Luft und der kühleren Verdichterwelle die Wärmeabfuhr antreibt.
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Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise lässt sich die Ladeluft während der Kompression kühlen, wobei eine isotherme Kompression angestrebt wird, welche sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
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Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die hinsichtlich des Wirkungsgrades der Kompression der Ladeluft im Verdichter gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Dadurch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
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Das mindestens eine Laufrad des Verdichters ist regelmäßig auf der Welle drehfest befestigt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung in dem mindestens einen Laufrad verläuft. Das Laufrad verfügt über eine große mit der Ladeluft in Kontakt befindliche wärmeübertragende Fläche, wodurch die Wärmeabführ aus der Luft, d. h. der Wärmeübergang aus der Luft in das Laufrad, in vorteilhafter Weise unterstützt wird.
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Vorliegend wird der Umstand genutzt, dass das Laufrad das bewegliche Bauteil des Verdichters ist, welches sich in unmittelbarer Nähe zu dem zu kühlenden Medium, nämlich der erwärmten Ladeluft, befindet. Die Wärme gelangt von der Luft als Wärmequelle direkt in das Laufrad, aus dem die eingebrachte Wärme dann effektiv mittels Wärmeleitung abgeführt werden kann.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung Material umfasst, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit des übrigen Laufrades.
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In diesem Zusammenhang muss berücksichtigt werden, dass das Laufrad ein mechanisch hochbelastetes Bauteil ist, das regelmäßig hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit und der hohen Drehzahl im Betrieb ausgelegt wird bzw. auszulegen ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Laufrad überwiegend aus dem Material höherer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Dies bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass ein Laufrad bezogen auf das Gewicht zu mehr als der Hälfte aus dem Material höherer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, d. h. eine Wärmeleitung darstellt.
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Vorteilhaft können in diesem Zusammenhang insbesondere Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen das Laufrad nahezu vollständig bzw. vollständig aus dem Material höherer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung auch in der drehbaren Welle verläuft.
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Über die Welle lässt sich die Wärme in vorteilhafter Weise abführen, da in einfacher Weise, d. h. mit einem überschaubaren Aufwand, eine Wärmeabfuhr von der Welle an die Umgebung, beispielsweise Umgebungsluft oder Lageröl, realisiert werden kann.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein scheibenförmiges Element auf der Welle angeordnet ist, vorzugsweise verdichterseitig. Ein scheibenförmiges Element verfügt über eine vergleichsweise große mit der Umgebung in Kontakt befindliche Oberfläche, wodurch die Wärmeabführ an die Umgebung erhöht bzw. verbessert wird.
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Das scheibenförmige Element als bewegliches Bauteil des in Betrieb befindlichen Verdichters läuft mit der rotierenden Welle um, wodurch der Wärmeübergang von der Scheibe an die Umgebung in vorteilhafter Weise durch Konvektion unterstützt wird.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung auch in dem mindestens einen scheibenförmigen Element verläuft.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung Material umfasst, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit der übrigen Welle bzw. der übrigen Scheibe.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Welle zumindest laufradseitig und/oder das mindestens eine scheibenförmige Element überwiegend aus dem Material höherer Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist.
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Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung ausschließlich in dem mindestens einen Laufrad verläuft.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Welle laufradseitig ein verdicktes Wellenende zur Aufnahme des mindestens einen Laufrades aufweist, wobei das verdickte Wellenende als Wärmeleitung dient.
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Das verdickte Wellenende erleichtert den Wärmeintrag bzw. Wärmeübergang vom Laufrad in die Welle und damit die Wärmeabfuhr aus der im Verdichter befindlichen Ladeluft.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung ein Wärmerohr ist.
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Ein Wärmerohr ist ein Wärmeübertrager, der unter Ausnutzung der Verdampfungswärme eines Mediums eine hohe Wärmestromdichte ermöglicht. Es können große Wärmemengen via kleinen Querschnittsflächen transportiert werden. Zwei Bauformen von Wärmerohren lassen sich unterscheiden, nämlich die Heatpipe und der Zwei-Phasen-Thermosiphon. Das Funktionsprinzip beider Bauformen ist dasselbe, wobei der Unterschied im Transport des verwendeten Mediums besteht. Der Vorteil eines Wärmerohrs ist, dass kein zusätzliches Transportmittel, beispielsweise eine Förderpumpe, erforderlich ist.
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Wärmerohre umfassen ein vorzugsweise in Rohren hermetisch gekapseltes Volumen eines Arbeitsmediums, beispielsweise Wasser oder Ammoniak, wobei das Arbeitsmedium volumenmäßig zu einem kleinen Teil in flüssigem und zu einem größeren Teil in dampfförmigem Zustand vorliegt. Bei Wärmeeintrag beginnt das Arbeitsmedium zu verdampfen. Dadurch wird der Druck auf den flüssigen Teil unter Ausbildung eines geringen Druckgefälles innerhalb des Wärmerohrs erhöht. Der entstandene Dampf strömt in Richtung eines Kondensators, an dem der Dampf auskondensiert und die zuvor aufgenommene Wärme wieder abgibt. Das flüssige Arbeitsmedium kehrt beim Thermosiphon durch Schwerkraft und bei der Heatpipe durch Kapillarkräfte wieder zurück zu einem Verdampfer. Der Verdampfer wird an der Wärmequelle platziert, wohingegen der Kondensator erfindungsgemäß lagerseitig vorzusehen ist.
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Der Wärmewiderstand eines Wärmerohrs ist deutlich kleiner als der von Metallen. Es herrscht eine beinah konstante Temperatur über die Länge des Wärmerohrs, so dass Übertragungsverluste nahezu vernachlässigbar sind. Wärmerohre können daher auch bei gleicher Übertragungsleistung kleiner dimensioniert werden als Metallleitungen.
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Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen die mindestens eine Wärmeleitung eine Metallleitung ist.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Verdichter im Ansaugsystem angeordnet ist. Hinsichtlich der vorstehenden Ausführungsform wird Bezug genommen auf die im Zusammenhang mit der Aufladung bereits gemachten Ausführungen, insbesondere die herausgestellten Vorteile.
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Ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Verdichter, d. h. Lader, kann stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen und zwar unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter der Brennkraftmaschine ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Verdichter ist.
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Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst. Hinsichtlich der vorstehenden Ausführungsform wird Bezug genommen auf die im Zusammenhang mit der Abgasturboaufladung bereits gemachten Ausführungen, insbesondere die herausgestellten Vorteile.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers ist.
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Um einem Drehmomentabfall bei niedrigen Drehzahlen entgegen wirken zu können, sind besonders Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind. Wird die Motorendrehzahl nämlich verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Ladedruckverhältnis.
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Durch Einsatz mehrerer Abgasturbolader, beispielsweise mehrerer in Reihe oder parallel geschalteter Abgasturbolader, kann die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine spürbar verbessert werden.
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Zur Verbesserung der Drehmomentcharakteristik kann neben dem mindestens einen Abgasturbolader auch ein weiterer Verdichter, d. h. ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Verdichter vorgesehen werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das mindestens eine Laufrad eine Vielzahl von Laufschaufeln aufweist, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter ein Radialverdichter ist. Diese Ausführungsform gestattet hinsichtlich der Aufladung ein dichtes Packaging. Das Verdichtergehäuse kann als Spiral- oder Schneckengehäuse ausgeführt werden. Bei einem Abgasturbolader kann die Umlenkung der Ladeluftströmung im Verdichter des Abgasturboladers in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die komprimierte Ladeluft auf kürzestem Weg von der Auslassseite, auf der die Turbine des Abgasturboladers häufig angeordnet ist, auf die Einlassseite zu führen.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine Radialturbine ist. Diese Ausführungsform gestattet ebenfalls ein dichtes Packaging des Abgasturboladers und damit der Aufladung insgesamt.
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Anders als bei den Turbinen werden Verdichter über ihre Abströmung definiert. Ein Radialverdichter ist somit ein Verdichter, dessen Abströmung aus den Laufschaufeln im Wesentlichen radial erfolgt. Im Wesentlichen radial bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente.
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Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen der mindestens eine Verdichter in Axialbauweise ausgeführt ist. Die Abströmung aus den Laufradschaufeln eines Axialverdichters erfolgt im Wesentlichen axial.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Verdichter einen Eintrittsbereich aufweist, der koaxial zur Welle des mindestens einen Laufrades verläuft und ausgebildet ist, so dass die Anströmung der Ladeluft zu dem mindestens einen Laufrad im Wesentlichen axial erfolgt.
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Bei einer axialen Anströmung des Verdichters entfällt häufig eine Umlenkung bzw. Richtungsänderung der Ladeluftströmung im Ansaugsystem stromaufwärts des mindestens einen Laufrades, wodurch unnötige Druckverluste in der Ladeluftströmung infolge Strömungsumlenkung vermieden werden und der Druck der Ladeluft am Eintritt in den Verdichter erhöht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
- 1 schematisch und in einer Seitenansicht den Abgasturbolader einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, teilweise entlang der Welle des Abgasturboladers geschnitten.
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1 zeigt schematisch und in einer Seitenansicht den Abgasturbolader einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, teilweise entlang der Welle 2d des Abgasturboladers geschnitten.
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Zum Zuführen der Ladeluft zu den Zylindern verfügt die Brennkraftmaschine über ein Ansaugsystem 1. Ein Abgasabführsystem 6 dient dem Abführen der Abgase aus den Zylindern.
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Zum Zwecke der Aufladung der Brennkraftmaschine ist ein Abgasturbolader vorgesehen, der eine im Abgasabführsystem 6 angeordnete Turbine 5 und einen im Ansaugsystem 1 angeordneten Verdichter 2 umfasst, die auf derselben Welle 2d angeordnet sind. Ein zwischen Turbine 5 und Verdichter 2 angeordnetes Lagergehäuse 3 dient der Aufnahme und Lagerung der drehbaren Welle 2d des Abgasturboladers bzw. Verdichters 2.
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Der Verdichter 2 ist ein Radialverdichter 2b, der ein auf der drehbaren Welle 2d gelagertes Laufrad 2e umfasst, welches in einem Verdichtergehäuse 2c angeordnet ist und im Betrieb des Verdichters 2 umläuft. Die Welle 2d liegt in der Zeichenebene der 1 und verläuft horizontal.
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Der Verdichter 2 des Abgasturboladers weist einen Eintrittsbereich 2a auf, der koaxial zur Welle 2d des Verdichters 2 verläuft und ausgebildet ist, so dass der Abschnitt des Ansaugsystems 1 stromaufwärts des Verdichters 2 keine Richtungsänderungen aufweist und die Anströmung der Ladeluft zu dem Verdichter 2 des Abgasturboladers bzw. dessen Laufrad 2e im Wesentlichen axial erfolgt.
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Das Laufrad 2e des Verdichters 2 ist mit mehreren Wärmeleitungen 4 ausgestattet, die spinnenartig angeordnet sind und sternförmig von den Laufschaufelkanten zur Welle 2d hin verlaufen. Diese Wärmeleitungen 4 dienen der verbesserten Wärmeabfuhr aus dem Laufrad 2e und aus der das Laufrad 2e im Rahmen der Kompression durchströmenden Ladeluft. Angestrebt wird eine möglichst isotherme Kompression mit hohem Wirkungsgrad.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ansaugsystem
- 2
- Verdichter, Verdichter des Abgasturboladers
- 2a
- Eintrittsbereich des Verdichters des Abgasturboladers
- 2b
- Radialverdichter
- 2c
- Gehäuse des Verdichters, Verdichtergehäuse
- 2d
- Welle des Verdichters, Verdichterwelle
- 2e
- Laufrad des Verdichters
- 3
- Lagergehäuse
- 4
- Wärmeleitung
- 5
- Turbine, Turbine des Abgasturboladers
- 6
- Abgasabführsystem
