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Die Erfindung betrifft eine Gasführungsanordnung für ein Aufladesystem einer Verbrennungskraftmaschine und eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Gasführungsanordnung.
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Bestimmte Gasführungsanordnungen für Aufladesysteme von Verbrennungskraftmaschinen, wobei die Gasführungsanordnung beispielsweise ein Ladeluftrohr oder ein Verdichter- oder Turbinenbypass sein kann, sind typischerweise primär auf die Funktion der Gasführung ausgelegt und optimiert.
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Bei modernen Antriebsanordnungen ist häufig der knappe Bauraum bei der Auslegung der verbauten Komponenten ein einschränkender Faktor.
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Aus der
DE 100 14 755 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer zweistufigen, schaltbaren Abgas-Turbolader-Anordnung bekannt, umfassend einen Hochdrucklader mit einer mit einem Abgas-Sammler der Brennkraftmaschine verbundenen Turbine, mit der eine Turbine eines Niederdruckladers in Reihe angeordnet ist, wobei jeder Turbine jeweils ein steuerbarer Bypass zugeordnet ist und ein Verdichter des Hochdruckladers einen steuerbaren Ladeluft-Bypass umfasst, ferner die Bypass-Steuerungen ggf. mittels eines elektronischen Steuergerätes gesteuert/geregelt sind, wobei bei aktiviertem Bypass der Hochdruck-Turbine der wesentliche Abgasstrom der Niederdruck-Turbine zugeführt ist. Der Abgas-Sammler ist über einen in einem Sammler-Endbereich angeordneten ersten Auslass mit der Hochdruck-Turbine und über einen im Mittenbereich angeordneten zweiten Auslass mit der Niederdruck-Turbine abgasführend verbunden, und eine zwischen der Hochdruck-Turbine und der Niederdruck-Turbine vorgesehene Verbindungsleitung vom zweiten Sammler-Auslass gesondert das Abgas der Niederdruck-Turbine zuführt, wobei ein dem zweiten Sammler-Auslass zugeordneter, steuerbarer Kanal als Bypass der Hochdruck-Turbine dient. Dabei ist eine hochintegrierte Baueinheit gezeigt, bei der der Abgas-Sammler und das Hochdruck-Turbinengehäuse sowie die Verbindungsleitung ein einstückiges Gussteil bilden, wobei die Verbindungsleitung in einen dem zweiten Sammel-Auslass zugeordneten Anschlussflansch für das Niederdruck-Turbinengehäuse mündet, und zwar benachbart dem klappengesteuerten Sammler-Auslasskanal stromauf der Anschlussfläche des Anschlussflansches. Wegen der hochintegrierten Baueinheit ist nur eine Gasführungsschnittstelle der Verbindungsleitung vorgesehen.
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Aus der
JP 2002 - 115 555 A ist eine Brennkraftmaschine mit einer Abgas-Turbolader-Anordnung bekannt, wobei ein Aufladegehäuse zur Abstützung direkt mittels einer Halterung mit einem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Gasführungsanordnung zu verbessern bzw. eine verbesserte Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gasführungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 8. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Gasführungsanordnung für ein Aufladesystem einer Verbrennungskraftmaschine angegeben, aufweisend (a) eine entlang einer Längserstreckung der Anordnung verlaufende Gasführung, und (b) an beiden Längsenden der Gasführung jeweils eine Gasführungsschnittstelle zur Einbindung der Gasführungsanordnung in einen Gasströmungsweg des Aufladesystems, insbesondere jeweils zur, insbesondere direkten, Anbindung an eine Arbeitskomponente des Aufladesystems wie beispielsweise einen Verdichter. Die Gasführungsanordnung ist an den Gasführungsschnittstellen zumindest im Wesentlichen starr mit einem Aufladegehäuse des Aufladesystems verbunden.
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Unter einer Gasführung ist insbesondere ein Strömungskanal zu verstehen, derinsbesondere jenseits von Schnittstellen - gasdicht abgegrenzt ist und zur Führung von Gas von einer Gasführungsschnittstelle zu einer anderen Gasführungsschnittstelle ein Strömungskanal eingerichtet ist.
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Unter einer Längserstreckung der Anordnung kann insbesondere eine - gegebenenfalls gekrümmte - Mittenhauptachse der Anordnung verstanden werden. Eine Schnittebene dieser Mittenhauptachse mit einem Beginn bzw. einem Ende einer Erstreckung der Gasführung der Anordnung kann als Längsende der Gasführung bezeichnet werden.
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Unter einer Gasführungsschnittstelle ist insbesondere eine Stelle an der Anordnung zu verstehen, an welcher Gas von der Gasführung der Anordnung in eine nicht an der Anordnung angeordnete Gasführung übergeht (insbesondere direkt in eine Arbeitskomponente des Aufladesystems wie beispielsweise einen Verdichter), oder Gas von einer nicht an der Anordnung angeordneten Gasführung (insbesondere direkt von einer Arbeitskomponente des Aufladesystems wie beispielsweise einem Verdichter) in die Gasführung der Anordnung übergeht.
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Insbesondere erstreckt sich die Gasführungsanordnung zwischen einem ersten und einem zweiten Verdichter eines Aufladesystems, sodass an jedem der Verdichter, insbesondere an einem Verdichterausgang des ersten Verdichters die eine Gasführungsschnittstelle und an einem Verdichtereingang des zweiten Verdichters die andere Gasführungsschnittstelle der Gasführungsanordnung angeordnet ist.
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Bei der Gasführungsanordnung ist zudem (c) die Gasführungsanordnung an den Gasführungsschnittstellen zumindest im Wesentlichen starr mit einem Aufladegehäuse des Aufladesystems verbunden, und (d) die Gasführung mit und/oder zwischen den Gasführungsschnittstellen zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet, und (e) es ist beabstandet von jeder der Gasführungsschnittstellen eine Abstützeinrichtung zur mittelbaren Abstützung des Aufladegehäuses an einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
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Insbesondere ist die Gasführung derart starr ausgebildet, dass, insbesondere sämtliche, Gewichtskräfte des Aufladesystems und/oder Kräfte und/oder Drehmomente aus dem Betrieb des Aufladesystems gegen das Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine abstützbar sind.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug angegeben, aufweisend (i) eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Gehäuse, und (ii) ein Aufladesystem zur Aufladung der Ladeluft der Verbrennungskraftmaschine, wobei das Aufladesystem ein Aufladegehäuse und eine Gasführungsanordnung gemäß einer Ausführung der Erfindung aufweist.
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Die Gasführungsanordnung ist dazu eingerichtet und/oder ausgebildet, das Aufladegehäuse und das Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine gegeneinander abzustützen, insbesondere hinsichtlich, insbesondere sämtlicher und/oder sämtlicher anliegender, Gewichtskräfte und/oder Kräfte bzw. Drehmomente aus dem Betrieb der Antriebsanordnung.
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Insbesondere erfolgt die mittelbare Abstützung über ein starres Verbindungselement, wie beispielsweise einen starren Lenker und/oder einen starren Hebel.
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Die Erfindung basiert unter anderem auf der Idee, beim Packaging von Aufladesystemen für Verbrennungskraftmaschinen, diese noch kompakter zu gestalten, indem Gasführungsanordnungen ausreichend starr gestaltet werden, um sie als statisch tragende Teile bei der Abstützung von Betriebskräften und -drehmomenten einsetzen zu können.
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Ferner basiert die Erfindung unter anderem auf der Idee, eines oder mehrere Gasführungsbauteile einer Gasführungsanordnung in den Kraftfluss bzw. in den Drehmomentenfluss bei der Abstützung von Betriebskräften bzw. Betriebsdrehmomenten einzubinden. Dafür muss die Gasführungsanordnung ausreichend starr ausgebildet sein und entsprechende Montageschnittstellen, beabstandet von den Gasführungsschnittstellen, aufzuweisen.
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Bei bekannten Lösungen hingegen wurden Gasführungsanordnungen des Aufladesystems nicht als statisch tragende Komponenten dargestellt.
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Strömungsführende Anbauteile des Aufladesystems werden bei der Erfindung insbesondere in ihrer Struktur und Anbindung so ausgeführt, dass sie selbst, beispielsweise durch ihren rohrförmigen und/oder rohrähnlichen Querschnitt - welcher eine ohnehin steife Struktur darstellt - als Abstützungskomponenten dienlich sein können.
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Beispielsweise ist ein zweistufiges Aufladepackage vorgesehen, welches einen Verdichterbypass aufweist, der starr an das Verdichtergehäuse der Niederdruckstufe geschraubt und so ausgeführt ist, dass er mit einer auskragenden Verlängerung die sonst schwierige Abstützungsfunktion von Turbolader zu Kurbelgehäuse übernimmt.
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Um den Kraftfluss entlang eines größeren Anteils einer Längserstreckung der Gasführungsanordnung leiten zu können, ist gemäß einer Ausführung die Abstützeinrichtung von jeder der Gasführungsschnittstellen wenigstens 20%, insbesondere wenigstens 30% oder 40%, der gesamten Längserstreckung der Gasführungsanordnung entfernt angeordnet.
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Zur Aufnahme des Kraftflusses weist gemäß einer Ausführung die Gasführung eine Mantelwand zur Abgrenzung des geführten Gases gegen eine Umgebung auf, wobei insbesondere eine Wandstärke der Mantelwand zumindest in einem Teilbereich der Mantelwand größer ausgebildet ist, als zur zuverlässigen Führung der Gase in allen vorgesehenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine erforderlich.
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Zur einfachen Montage der Gasführungsanordnung an eine abzustützende Komponente ist gemäß einer Ausführung die Abstützeinrichtung mit einem Vorsprung und/oder einer auskragenden Verlängerung, ausgehend von der Gasführung, die insbesondere rohrförmig ausgebildet ist, ausgebildet.
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Insbesondere sind dabei gemäß einer Ausführung die Abstützeinrichtung und die Gasführung einstückig und/oder integral und/oder als ein einziges Bauteil ausgebildet, um eine starre Ausführung zu unterstützen.
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Die Gasführungsanordnung kann je nach Anwendungsfall ein oder zwei oder mehr, bezüglich der Gasführung seriell angeordnete, Gasführungsbauteile aufweisen.
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Damit Standard-Verbindungverfahren verwendet werden können, weist gemäß einer Ausführung die Abstützeinrichtung wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere zur Aufnahme einer Schraubenverbindung, auf.
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Gemäß einer Ausführung ist die Gasführung zumindest im Wesentlichen rohrförmig, insbesondere mit einem kreisrunden und/oder mit einem ovalen und/oder mit einem abgerundet prismatischen Querschnitt, ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführung ist die Gasführung ein Ladeluftrohr oder ein Verdichterbypass oder ein Turbinenbypass, sodass insbesondere die Gasführungsanordnung ein oder zwei oder mehr, insbesondere seriell im Gasfluss stehende, Gasführungsbauteile aufweist, in welchem/n ein solches Rohr und/oder ein solcher Bypass verläuft.
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Gemäß einer Ausführung ist das Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine ein Motorgehäuse und/oder ein Kurbelgehäuse. Das Aufladegehäuse ist gemäß einer Ausführung ein Verdichtergehäuse und/oder ein Turbinengehäuse.
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Gemäß einer Ausführung ist das Aufladesystem ein einstufiger oder ein zweistufiger Abgasturbolader.
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Gemäß einer Ausführung ist die Gasführungsanordnung an ihren beiden Gasführungsschnittstellen jeweils mittels einer starr ausgeführten Schraubverbindung mit dem angrenzenden Gehäuse verbunden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
- 1 zeigt eine Antriebsanordnung mit einer Gasführungsanordnung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer schematischen Schrägansicht.
- 2 zeigt die Gasführungsanordnung aus 1 in einer schematischen Schrägansicht.
- 3 zeigt die Gasführungsbauteile der der Gasführungsanordnung aus 1 in einer teilweise geschnittenen Schrägansicht.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Antriebsanordnung 1, die eine Verbrennungskraftmaschine 2 mit einem als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuse 4 sowie ein Aufladesystem 6 zur Aufladung der Ladeluft der Verbrennungskraftmaschine 2 aufweist.
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Das Aufladesystem 6 ist als Abgasturbolader ausgebildet und weist ein Aufladegehäuse 8 und eine Gasführungsanordnung 10 nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung auf. Das Aufladegehäuse 8 ist ein im Ausführungsbeispiel ein Verdichtergehäuse, in welchem zwei Verdichter 9.1 und 9.2 angeordnet sind.
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Die Gasführungsanordnung 10 weist zwei seriell im Gasfluss stehende und miteinander gasdicht verbundene Gasführungsbauteile 10.1 und 10.2 und eine entlang einer Längserstreckungsachse 11 verlaufende Gasführung 12 auf. An beiden Längsenden 14 und 16 der Gasführung 12 ist jeweils eine Gasführungsschnittstelle 15 bzw. 17 zur Einbindung der Gasführungsanordnung in einen Gasströmungsweg 18 des Aufladesystems 6 angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Gasführungsanordnung 10 ein Verdichterbypass und dazu eingerichtet und ausgebildet, das Aufladegehäuse 8 und das Kurbelgehäuse 4 der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich Gewichtskräften und Kräften bzw. Drehmomenten aus dem Betrieb der Antriebsanordnung 1 gegeneinander abzustützen.
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Dazu ist die Gasführungsanordnung 10 an den Gasführungsschnittstellen 15 und 17 jeweils zumindest im Wesentlichen starr mit dem Aufladegehäuse 8 des Aufladesystems 6 verbunden, im Ausführungsbeispiel jeweils direkt an bzw. im Bereich jeweils eines der Verdichter 9.1 bzw. 9.2.
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Die Gasführung 12 der Gasführungsanordnung 10 ist zwischen und jeweils mit den Gasführungsschnittstellen 15 und 17 zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet, sodass zumindest die Gewichtskräfte der Komponenten des Aufladesystems 6 sowie die Kräfte und Momente aus dem Betrieb der Antriebsvorrichtung 1 keine dauerhafte und auch keine im Betrieb (hinsichtlich Vibrationen etc.) unerwünschte Verformung des Aufladesystems zulassen. Insbesondere ist die Gasführung derart starr ausgebildet, dass sämtliche Gewichtskräfte des Aufladesystems sowie die Kräfte und Drehmomente aus dem Betrieb des Aufladesystems gegen das Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine abstützbar sind.
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Die Gasführung 12 weist eine Mantelwand 13 zur Abgrenzung des geführten Gases gegen eine Umgebung auf, wobei eine Wandstärke der Mantelwand 13 größer ausgebildet ist als zur zuverlässigen Führung des Gases in allen vorgesehenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist.
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Beabstandet von jeder der Gasführungsschnittstellen 15 und 17 ist an dem Gasführungsbauteil 10.2 eine Abstützeinrichtung 20 zur mittelbaren oder unmittelbaren Abstützung des Aufladegehäuses 8 an dem Kurbelgehäuse 4 angeordnet.
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Die Abstützeinrichtung 20 ist von der Gasführungsschnittstelle 15 circa ein Viertel einer gesamten Längserstreckung L der Gasführung 12 entlang der Längserstreckungsachse 11 entfernt angeordnet, und von der Gasführungsschnittstelle 17 circa drei Viertel der gesamten Längserstreckung L.
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Ferner ist die Abstützeinrichtung 20 mit einem Vorsprung 22 und einer auskragenden Verlängerung 24 ausgehend von der Gasführung 12 ausgebildet. Dabei sind die Abstützeinrichtung 20 und die Gasführung 12 als ein einziges Bauteil, nämlich als das Gasführungsbauteil 10.2 ausgebildet.
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Die Abstützeinrichtung 20 weist zwei Ausnehmungen 26 und 27, jeweils zur Aufnahme einer (nur schematisch dargestellten) Schraubverbindung 28, auf.
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Die Abstützung zwischen den Gehäusen 4 und 8 erfolgt mittelbar über ein starres, als massiver Hebel ausgebildetes, Verbindungselement 30, wobei das Verbindungselement 30 fest und starr an den Ausnehmungen 26 und 27 mittels der Schraubverbindung 28 mit der Abstützeinrichtung 20 verbunden ist, und ebenso mittels nicht dargestellter (Schraub-)Verbindungen mit dem Kurbelgehäuse 4 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 4
- Kurbelgehäuse
- 6
- Aufladesystem
- 8
- Aufladegehäuse
- 9.1
- erster Verdichter
- 9.2
- zweiter Verdichter
- 10
- Gasführungsanordnung
- 10.1
- Gasführungsbauteil
- 10.2
- Gasführungsbauteil
- 11
- Längserstreckungsachse
- 12
- Gasführung
- 13
- Mantelwand
- 14
- erstes Längsende
- 15
- erste Gasführungsschnittstelle
- 16
- zweites Längsende
- 17
- zweite Gasführungsschnittstelle
- 18
- Gasströmungsweg
- 20
- Abstützeinrichtung
- 22
- Vorsprung
- 24
- auskragende Verlängerung
- 26, 27
- Ausnehmungen
- 28
- Schraubverbindung
- 30
- Verbindungselement
- L
- Längserstreckung
