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Die Erfindung betrifft ein Turboladergehäuse sowie einen Abgasturbolader mit Integral-Turborotorgehäuse und Verdichtergehäusedeckel für einen Verbrennungsmotor.
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Abgasturbolader werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Verbrennungsmotoren, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, eingesetzt. Dies geschieht mit dem Ziel den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CO2-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasstrom enthaltene Energie zu nutzen um den Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff zu bewirken um mehr Treibstoff, Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umsetzen zu können, also die Leistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen.
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Dazu weist ein herkömmlicher Abgasturbolader eine im Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine, einen im Ansaugtrakt angeordneten Luftverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbinengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmassenstrom angetriebenes Turbinenlaufrad auf. Der Luftverdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin angeordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Rotorwelle oder Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerrotor oder Turboladerläufer. Die Rotorwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Frischluftverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Rotorwellenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Rotorwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors, bezogen auf den Luftmassenstrom hinter dem Frischluftverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff bewirkt wird.
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In der Regel weist ein gebräuchlicher Abgasturbolader einen mehrteiligen Aufbau auf. Dabei sind ein im Abgastrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Turbinengehäuse einer Abgasturbine, ein im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Verdichtergehäuse eines Luftverdichters und zwischen Turbinengehäuse und Verdichtergehäuse ein Lagergehäuse einer Lagereinheit auf einer gemeinsamen Turboladerachse nebeneinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden.
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Das Turbinengehäuse weist einen oder mehrere ringförmig um die Turboladerachse und das Turbinenlaufrad angeordnete, sich schneckenförmig zum Turbinenlaufrad hin verjüngende Abgas-Spiralkanäle auf. Die Abgas-Spiralkanäle weisen einen jeweiligen oder gemeinsamen, tangential nach außen gerichteten Abgaszuführkanal mit einem Krümmer-Anschlussflansch zum Anschluss an einen Abgaskrümmer eines Verbrennungsmotors auf, durch den der Abgasmassenstrom in den jeweiligen Abgas-Spiralkanal strömt.
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Das Verdichtergehäuse weist einen Luftzuführkanal auf, der einen Saugrohr-Anschlussstutzen zum Anschluss an das Luft-Saugsystem des Verbrennungsmotors aufweist und in Richtung der Turboladerachse auf das axiale Ende des Verdichterlaufrades zu verläuft. Über diesen Luftzuführkanal wird ein Luftmassenstrom vom Verdichterlaufrad aus dem Luft-Saugsystem angesaugt. Weiterhin weist das Verdichtergehäuse in der Regel einen, ringförmig um die Turboladerachse und das Verdichterlaufrad angeordneten, sich schneckenförmig vom Verdichterlaufrad 13 weg erweiternden Verdichter-Spiralkanal auf. Dieser weist eine zumindest über einen Teil des Innenumfanges verlaufende Ringkanal-Öffnung mit definierter Spaltbreite, den sogenannten Diffusorspalt auf, der in radialer Richtung vom Außenumfang des Verdichterlaufrades weg gerichtet in den Verdichter-Spiralkanal hinein verläuft und durch den der Luftmassenstrom vom Verdichterlaufrad weg unter erhöhtem Druck in den Verdichter-Spiralkanal strömt. Der Verdichter-Spiralkanal weist weiterhin einen tangential nach außen gerichteten Luftabführkanal mit einem Verteiler-Anschlussflansch zum Anschluss an ein Luft-Verteilerrohr eines Verbrennungsmotors auf.
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In dem Bereich, in dem der Verdichter-Spiralkanal in den tangential verlaufenden Luftabführkanal übergeht, ist auf der dem Diffusor zugewandten Seite des Luftabführkanals, eine sogenannte Spiralkanalzunge ausgebildet, die, bezogen auf die Luftströmung, den Anfang des Verdichter-Spiralkanals von dem tangential nach außen verlaufenden Luftabführkanal trennt und den Luftstrom in den Luftabführkanal leitet. Durch den Luftabführkanal wird der Luftmassenstrom dann unter erhöhtem Druck in das Luft-Verteilerrohr des Verbrennungsmotors geleitet. In dem Bereich zwischen Luftzuführkanal und Diffusorspalt, folgt die radiale Innenkontur des Verdichtergehäuses der Außenkontur des darin aufgenommenen Verdichterlaufrades. Dieser Bereich der Innenkontur des Verdichtergehäuses wird als Verdichter-Dichtkontur bezeichnet und bewirkt, dass der Luftmassenstrom möglichst vollständig durch die Beschaufelung des Verdichterlaufrades strömt und nicht daran vorbei.
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Das Lagergehäuse ist axial zwischen dem Turbinengehäuse und dem Verdichtergehäuse angeordnet. Im Lagergehäuse ist die Lageranordnung zur Lagerung der Rotorrwelle des Turboladerrotors und der Turboladerrotor aufgenommen.
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Der Turboladerrotor oder Turboladerläufer stellt eine weitere Baugruppe des Abgasturboladers dar, der die Rotorwelle, das in dem Turbinengehäuse angeordnete Turbinenlaufrad und das in dem Verdichtergehäuse angeordnete Verdichterlaufrad aufweist. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden der gemeinsamen Rotorwelle angeordnet und mit diesen drehfest verbunden. Die Rotorwelle erstreckt sich in Richtung der Turboladerachse axial durch das Lagergehäuse und ist in diesem mittels einer Lageranordnung aus Radiallager und Axiallager um seine Längsachse, die Rotorrwellendrehachse, drehgelagert, wobei die Rotorwellendrehachse in der Turboladerachse liegt, also mit dieser zusammenfällt. In bekannten Ausführungen wird der Turboladerrotor und die Lageranordnung zu einer vormontierbaren Baugruppe zusammengefasst, die als Turboladerläuferkartusche oder im Folgenden auch kurz als Turborotorkartusche bezeichnet wird.
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In einer anderen, zum Beispiel aus Dokument
DE 10 2020 202 967 A1 bekannten Ausführung sind auch das Turbinengehäuse, das Verdichtergehäuse und das Lagergehäuse zu einem einteiligen Gehäuse, im Folgenden als Integral-Turborotorgehäuse bezeichnet, zusammengefasst. Eine solche Ausführung gemäß Stand der Technik ist in
1 dargestellt.
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1 zeigt eine Ausführung eines Abgasturboladers 1, der bei der Endmontage im Wesentlichen lediglich aus drei konstruktiven Komponenten bzw. Komponentenbaugruppen besteht, nämlich aus einem Integral-Turborotorgehäuse 3, einer Turborotorkartusche 10 und einem Verdichtergehäusedeckel 34.
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Die Turborotorkartusche 10, die als fertig vormontierte Baugruppe zur Endmontage bereitgestellt werden kann, weist ein Turbinenlaufrad 12, ein Verdichterlaufrad 13, eine Rotorwelle 14 mit einer Rotordrehachse 15 und eine Wellenlagerkartusche 40 auf. Dabei sind das Turbinenlaufrad 12 mit einem ersten Wellenende der Rotorwelle 14 und das Verdichterlaufrad 13 mit dem zweiten Wellenende der Rotorwelle 14 drehfest verbunden und die Rotorwelle 14 ist, zusammen mit dem Turbinenlaufrad 12 und dem Verdichterlaufrad 13, um die Rotordrehachse 15 drehbar in der Wellenlagerkartusche 40 gelagert. Die Rotordrehachse 15 gibt gleichzeitig die Turboladerachse 6 vor, mit der sie im montierten Zustand des Abgasturboladers zusammenfällt.
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Das Integral-Turborotorgehäuse 3 umfasst
- - das Turbinengehäuse 21 der Abgasturbine 20, in dem das das damit zusammenwirkende Turbinenlaufrad 12 angeordnet ist und das in diesem Fall nur einen Turbinen-Spiralkanal 22 aufweist,
- - das Verdichtergehäuse 31 des Luftverdichters 30, in dem das damit zusammenwirkende Verdichterlaufrad 13 angeordnet ist und das einen Verdichter-Spiralkanal 32 aufweist und
- - das Lagergehäuse 41, das zwischen dem Turbinengehäuse 21 und dem Verdichtergehäuse 31 angeordnet ist und in dem die Wellenlagerkartusche 40 beziehungsweise die Turborotorkartusche 10 aufgenommen ist.
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Dabei ist das Integral-Turborotorgehäuse 3 als einteiliges Gehäuseteil ausgeführt und weist einen Rotor-Aufnahmeschacht 4 mit einer Erstreckung in Richtung der Turboladerachse 6 und eine Innengeometrie für die Turborotorkartusche 10 auf. Dabei ist die Innengeometrie des Rotor-Aufnahmeschachtes 4 des Integral-Turborotorgehäuses 3 so ausgestaltet, dass die komplette Turborotorkartusche 10 als vormontierte Einheit, in nur einer in Richtung der Rotordrehachse 15 bzw. der Turboladerachse 6 verlaufenden, axialen Füge-Richtung, durch eine stirnseitige Montageöffnung 33, aufnehmbar bzw. montierbar ist. Der Verdichter-Spiralkanal 32 ist dabei so angeordnet, dass er das Lagergehäuse 41 bzw. den Rotor-Aufnahmeschacht 4 in axialer Richtung übergreift, wodurch axialer Bauraum eingespart wird.
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Die Montageöffnung 33 ist mittels eines Verdichtergehäusedeckels 34 verschlossen, der zumindest eine, an das Verdichterlaufrad 13 angepasste, Verdichterlaufrad-Dichtkontur 35 und einen Saugrohr-Anschlussstutzen 37 aufweist und so das Turboladergehäuse 2 vervollständigt. Die Montageöffnung ist dabei lediglich so groß, dass die Turborotorkartusche 10 problemlos in axialer Richtung in den Rotor-Aufnahmeschacht 4 eingefügt werden kann. Dabei ist der Verdichter-Spiralkanal 32 vollständig inklusive der Spiralkanalzunge (in 1 nicht erkennbar) und der Diffusorspalt 38 zumindest teilweise in dem einteiligen Integral-Turborotorgehäuse 3 ausgeformt.
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Durch die vorgenannte Ausgestaltung des Abgasturboladers wird vorteilhaft die Gesamtzahl der Einzelbauteile und der erforderlichen Montagevorgänge reduziert. Des Weiteren wird auch die Anzahl der gegenüber der Umgebung abzudichtenden Gehäuseschnittstellen auf ein Minimum reduziert und in ihrer Gesamtlänge ebenfalls auf ein Minimum reduziert. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die Herstellkosten sowie auf einen im Hinblick auf unerwünschte Emissionen verbesserten Betrieb aus.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass die komplexe Geometrie eines solchen Integral-Turborotorgehäuses sehr hohe Anforderungen an den Herstellprozess stellt. Eine solch komplexe Geometrie kann nur in einem hochgenauen Gießverfahren hergestellt werden. Dabei erhöht insbesondere die geschlossene Geometrie des Verdichter-Spiralkanals die Komplexität der Gestaltung einer entsprechenden Gießform und der erforderlichen Formkerne und stellt ein Hindernis bei der Entformung der Gußrohlinge dar. Dies erhöht die Herstellkosten und die Ausschussquote.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Turboladergehäuse und einen Abgasturbolader anzugeben, die sich durch ein Integral-Turborotorgehäuse auszeichnen, das im Vergleich zum Stand der Technik jedoch einfacher und Kostengünstiger in einem Gießprozess herstellbar ist und so zur weiteren Reduzierung der Herstellkosten beiträgt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Turboladergehäuse und einen Abgasturbolader mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich das Turboladergehäuse und der Abgasturbolader dadurch aus, dass das Turbinengehäuse, inclusive des Abgas-Spiralkanals, das Lagergehäuse und das Verdichtergehäuse, inclusive des Luft-Spiralkanals, zusammengefasst sind zu einem Integral-Turborotorgehäuse, das beispielsweise als einteiliges Gussteil ausgeführt ist und einen Rotor-Aufnahmeschacht mit einer Innengeometrie für eine Turborotorkartusche aufweist. Dabei ist die Innengeometrie des Rotor-Aufnahmeschachtes des Integral-Turborotorgehäuses zur Aufnahme der kompletten Turborotorkartusche, inclusive Verdichterlaufrad und Turbinenlaufrad, als vormontierte Einheit, in nur einer parallel zur Läuferwellendrehachse verlaufenden, axialen Füge-Richtung, durch eine stirnseitige Montageöffnung, ausgestaltet und der Verdichtergehäusedeckel weist zumindest einen Saugrohr-Anschlussstutzen und eine dem Rotor-Aufnahmeschacht zugewandte Deckel-Innenseite mit einer Verdichterlaufrad-Dichtkontur auf.
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Dabei ist der lichte Durchmesser der Montageöffnung zumindest bis in den äußeren Randbereich des Verdichter-Spiralkanals erweitert und auf der Deckel-Innenseite des Verdichtergehäusedeckels sind zumindest ein Teil einer Kontur einer Spiralkanalzunge und ein Teil des Gehäuserandes des Verdichter-Spiralkanals ausgeformt.
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Durch die vorgenannte Ausgestaltung des Turboladergehäuses und des Abgasturboladers wird vorteilhaft die Gesamtzahl der Einzelbauteile und der erforderlichen Montagevorgänge reduziert. Des Weiteren wird auch die Anzahl der gegenüber der Umgebung abzudichtenden Gehäuseschnittstellen auf ein Minimum reduziert und in ihrer Gesamtlänge ebenfalls auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus wird insbesondere durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Montageöffnung und des Verdichtergehäusedeckels die Herstellung des Integral-Turborotorgehäuses dadurch vereinfacht, dass weniger Hinterschneidungen zu beachten sind, welche die Gestaltung der Gießformen und Gießkernelemente verkomplizieren und somit das Turboladergehäuse und den Abgasturbolader verteuern. Die durch die erfindungsgemäße Gestaltung vereinfachte Entformung wird auch der Ausschussanteil in der Produktion verringert sowie die Lebensdauer der Gießformen verlängert. Dies alles wirkt sich letztlich vorteilhaft auf die Herstellkosten aus.
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Die erfindungsgemäßen Gegenstände, Turboladergehäuse und Abgasturbolader sowie weiter vorteilhafte Ausgestaltungen und Fortbildungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden im Folgenden anhand der einzelnen Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellt und erläutert.
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Die Zeichnung zeigt anhand der einzelnen Figuren eine Auswahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Merkmalen verschiedener Ausführungen, gemäß der Ansprüche. Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind dabei in den Figuren übergreifend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Es zeigen:
- 1 einen Abgasturbolader mit den wesentlichen Komponenten, in vereinfachter schematischer Schnitt-Darstellung, zur Darstellung des Standes der Technik und zur Erläuterung der benutzten Begriffe;
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turboladergehäuses und Abgasturboladers in zerlegtem Zustand und vereinfachter Schnitt-darstellung der Komponenten;
- 3 eine Frontalansicht eines geöffneten Integral-Turborotorgehäuses mit eingesetzter Turborotorkartusche jedoch ohne Verdichtergehäusedeckel;
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verdichtergehäusedeckels;
- 5 die Ausführung des in 4 dargestellten Verdichtergehäusedeckels in Halbschnitt-Darstellung.
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Die Darstellung in 1 zeigt schematisiert einen Abgasturbolader 1 mit einem herkömmlichen Integral-Turborotorgehäuse 3 in Schnitt-Darstellung, gemäß dem bekannten Stand der Technik und dient zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus eines Abgasturboladers 1 aus Abgasturbine 20 Luftverdichter 30, Turborotorkartusche 10 und Wellenlagerkartusche 40. Der Aufbau im Detail wurde bereits einleitend oben beschrieben.
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2 zeigt das Turboladergehäuse 2, für einen Abgasturbolader 1 eines Verbrennungsmotors, das ein Integral-Turborotorgehäuse 3 und einen Verdichtergehäusedeckel 34 aufweist. Das Integral-Turborotorgehäuse 3 ist einteilig ausgeführt und weist zumindest
- - einen sich in Richtung einer Turboladerachse 6 axial erstreckenden Rotor-Aufnahmeschacht 4 für eine Turborotorkartusche 10,
- - ein Turbinengehäuse 21 mit zumindest einem Turbinen-Spiralkanal 22 an einem axialen Ende des Rotor-Aufnahmeschachtes 4 (in der Darstellung auf der rechten Seite), und
- - ein Verdichtergehäuse 31 mit einem Verdichter-Spiralkanal 32 und einem daran anschließenden Luftabführkanal 36 (nur angeschnitten erkennbar), an einem dem Turbinengehäuse 21 gegenüberliegenden axialen Ende des Rotor-Aufnahmeschachtes 4 (in der Darstellung auf der linken Seite);
wobei das Integral-Turborotorgehäuse 3 auf der Seite des Verdichtergehäuses 31 eine stirnseitige Montageöffnung 33 aufweist, durch welche die Turborotorkartusche 10, in einer parallel zur Turboladerachse 6 verlaufenden, axialen Füge-Richtung (siehe Pfeil), in den Rotor-Aufnahmeschacht 4 des Integral-Turborotorgehäuses 3 eisetzbar ist. Dabei ist die Montageöffnung 33 mit dem Verdichtergehäusedeckel 34 verschließbar ausgebildet.
Der Verdichtergehäusedeckel 34 weist zumindest einen Saugrohr-Anschlussstutzen 37 und eine dem Rotor-Aufnahmeschacht 4 zugewandte Deckel-Innenseite 34a mit einer Verdichterlaufrad-Dichtkontur 35 auf.
Die gezeigte erfindungsgemäße Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Durchmesser D der Montageöffnung 33 zumindest bis in den äußeren Randbereich des Verdichter-Spiralkanals 32, also zumindest bis zum Gehäuserand 32d des Verdichter-Spiralkanals 32 am Verdichtergehäuse 31, erweitert ist und auf der Deckel-Innenseite 34a des Verdichtergehäusedeckels 34 zumindest ein Teil einer Kontur einer Spiralkanalzunge 32a und des Gehäuserandes 32c des Verdichter-Spiralkanals 32 ausgeformt ist.
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Die Turborotorkartusche 10 ist in der Darstellung außerhalb des Integral-Turborotorgehäuses 3 dargestellt, in dessen Rotor-Aufnahmeschacht 4 sie in axialer Fügerichtung, die durch einen Pfeil symbolisiert ist, eingefügt wird. Die Turborotorkartusche 10 weist eine Wellenlagerkartusche 40, eine sich durch die Wellenlagerkartusche 40 erstreckende und darin um die Rotordrehachse 15 drehbar gelagerte Rotorwelle 14, ein an einem Ende der Rotorwelle 14 angeordnetes Turbinenlaufrad 12 und ein an einem gegenüberliegenden Ende der Rotorwelle 14 angeordnetes Verdichterlaufrad 13 auf.
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Im zusammengebauten Zustand des Abgasturboladers 1 mit Integral-Turborotorgehäuse 3, Turborotorkartusche 10 und Verdichtergehäusedeckel 34 stimmt die Rotordrehachse 15 mit der Turboladerachse 6 überein, das Turbinenlaufrad 12 ist im Turbinengehäuse 21 angeordnet. Das Verdichterlaufrad 13 ist im Verdichtergehäuse 31 angeordnet und die Montageöffnung 33 ist mittels des Verdichtergehäusedeckels 34 verschlossen. Die Verdichterlaufrad-Dichtkontur 35 umfasst die Beschaufelung des Verdichterlaufrads 13 und der Verdichter-Spiralkanal 32 wird durch den auf der Deckel-Innenseite 34a ausgeformten Teil des Gehäuserandes 32c des Verdichter-Spiralkanals 32 sowie durch den auf der Deckel-Innenseite 34a ausgeformten Teil der Kontur der Spiralkanalzunge 32a, vervollständigt.
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Auf diese Weise werden Hinterschneidungen in Bezug auf die Richtung der Turboladerachse 6 im Bereich des Verdichter-Spiralkanals 32 und dessen Spiralkanalzunge 32a vermieden, was die Herstellung des Integral-Turborotorgehäuses 3 erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres in 2 gezeigtes Merkmal entspricht einer Ausführung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verdichter-Spiralkanal 32 so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Verdichter-Spiralkanals 32 den Rotor-Aufnahmeschacht 4 in axialer Richtung, bezogen auf die Turboladerachse 6, zumindest teilweise übergreift. In der Darstellung der 2 ragt ein Teil des Verdichter-Spiralkanals 32 in Richtung der Turboladerachse 6 nach rechts ein Stück weit über den Rotor-Aufnahmeschacht und umgreift den Rotor-Aufnahmeschacht 4 über den Umfang. Eine solche Ausführung spart durch die Überlappung der Geometrien, in vorteilhafter Weise axialen Bauraum.
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In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Turboladergehäuses 2 ist eine im Wesentlichen senkrecht zur Turboladerachse 6 liegende Teilungsebene T zwischen dem Integral-Turborotorgehäuse 3 und dem Verdichtergehäusedeckel (34) durch eine äußere Umfangslinie des Verdichter-Spiralkanals (32) gelegt ist, die, mit Bezug auf die Turboladerachse 6, entlang der radial äußersten Punkte einer Innenkontur des Verdichter-Spiralkanals (32) über dessen Umfang verläuft. Die radial äußersten Punkte der Innenkontur des Verdichter-Spiralkanals 32 sind die Punkte der Innenkontur des Verdichter-Spiralkanals 32 die an der jeweiligen Stelle über dessen Umfang den jeweils größten radialen Abstand zur Turboladerachse 6 aufweisen. Die Teilungsebene T ist in 2 mit gestrichelter Linie am Verdichtergehäuse 31 eingezeichnet. Zu erkennen ist, dass die Teilungsebene T in diesem Beispiel vom rechten Winkel gegenüber der Turboladerachse 6 leicht abweicht. Dies ergibt sich hier dadurch, dass die Teilungsebene T durch die äußere Umfangslinie des Verdichter-Spiralkanals 32 gelegt ist, wobei der Querschnitt des Verdichter-Spiralkanals 32 über den Umfang abnimmt und der Verdichter-Spiralkanal 32 einseitig überlappend zum Rotor-Aufnahmeschacht 4 angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung kann sich eine Winkelabweichung gegenüber der Senkrechten zur Turboladerachse 6 einstellen, die in der Regel kleiner gleich 22,5 Grad ist, was in diesem Zusammenhang als im Wesentlichen senkrecht zur Turboladerachse 6 verstanden wird. Bei anderer Anordnung des Verdichter-Spiralkanals 32 kann die Teilungsebene T gegebenenfalls auch senkrecht zur Turboladerachse 6 liegen.
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Diese Lage der Teilungsebene T gewährleistet, dass sich sowohl auf der Seite des Verdichtergehäuses 31 als auch auf der Seite des Verdichtergehäusedeckels 34 keine Hinterschneidungen in Richtung der Turboladerachse 6, durch die Ausformung der jeweiligen Anteile des Gehäuserandes 32c, 32d ergeben. Dies vereinfacht die Herstellung des Integral-Turborotorgehäuses 3 und des Verdichtergehäusedeckels 34 gleichermaßen, was sich vorteilhaft auf die Herstellkosten und die Qualität auswirkt.
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Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Turboladergehäuses 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Integral-Turborotorgehäuse 3 integraler Bestandteil eines Zylinderkopfgehäuses 50 oder eines Motorgehäuses 51 eines Verbrennungsmotors ist. Dies ist in 2 durch eine das Integral-Turborotorgehäuse 3 umfassende, strichpunktierte Linie, die ein Zylinderkopfgehäuse oder ein Motorgehäuse 51 symbolisch verkörpert, dargestellt. Die Integration des Integral-Turborotorgehäuse 3 in das Zylinderkopfgehäuse 50 oder das Motorgehäuse 51 eines Verbrennungsmotors erhöht zwar die Komplexität des jeweiligen Gehäuses, reduziert jedoch die Teileanzahl und den Montageaufwand. Weiterhin wird die Anzahl der Schnittstellen zwischen Abgasturbolader 1 und Verbrennungsmotor reduziert und so ein Versagen dieser Schnittstellen in Bezug auf Dichtheit vermieden.
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Ein Integral-Turborotorgehäuse 3 mit eingefügter Turborotorkartusche 10 gemäß der Erfindung ist in 3 in Frontalansicht in Axialer Richtung auf die Montageöffnung 33 im Verdichtergehäuse 31, bei entferntem Verdichtergehäusedeckel 34, dargestellt. Zu erkennen ist der Verdichter-Spiralkanal 32 und der im Verdichtergehäuse 31 ausgeformte Anteil der Spiralkanalzunge 32b, unterhalb welcher der Verdichter-Spiralkanal 32 beginnt, der in diesem Beispiel dann gegen den Urzeigersinn um die Turboladerachse 6 umläuft, wobei sich sein Querschnitt permanent vergrößert, bis er wiederum im Bereich der Spiralkanalzunge 32b tangential in den Luftabführkanal 36 übergeht, wobei die Spiralkanalzunge 32b den Luftabführkanal 36 vom Verdichter-Spiralkanal 32 trennt und ein strömungsführendes Element darstellt, das den Luftstrom vom Verdichter-Spiralkanal 32 in den Luftabführkanal 36 ableitet.
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Zu erkennen ist auch, dass der lichte Durchmesser D der Montageöffnung 33 zumindest bis in den äußeren Randbereich des Verdichter-Spiralkanals 32 und über die Spiralkanalzunge 32b hinweg bis zum Gehäuserand 32d des Verdichter-Spiralkanals 32 am Verdichtergehäuse 31 erweitert ist.
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4 zeigt eine Ausführung eines Verdichtergehäusedeckels 34 gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung mit Sicht auf die Deckel-Innenseite 34a mit der Verdichterlaufrad-Dichtkontur 35, die in den Luftabführkanal 36 übergeht. Gut zu erkennen ist auch, dass auf der Deckel-Innenseite 34a des Verdichtergehäusedeckels 34 zumindest ein Teil einer Kontur einer Spiralkanalzunge 32a und eines Gehäuserandes 32c des Verdichter-Spiralkanals 32 ausgeformt ist.
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5 zeigt die Ausführung des in 4 dargestellten Verdichtergehäusedeckels 34 in Halbschnitt-Darstellung. Auf der Deckel-Innenseite 34a ist die Verdichterlaufrad-Dichtkontur 35 angeordnet, die in den Luftabführkanal 36 übergeht. Gut zu erkennen ist auch, dass auf der Deckel-Innenseite 34a des Verdichtergehäusedeckels 34 zumindest ein Teil einer Kontur einer Spiralkanalzunge 32a und eines Gehäuserandes 32c des Verdichter-Spiralkanals 32 ausgeformt ist. Weiterhin ist der Saugrohr-Anschlussstutzen 37 erkennbar, über den das Turboladergehäuse 2 an die Luftversorgungseinheit eines Verbrennungsmotors anschließbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasturbolader
- 2
- Turboladergehäuse
- 3
- Integral-Turborotorgehäuse
- 4
- Rotor-Aufnahmeschacht
- 6
- Turboladerachse
- 10
- Turborotorkartusche
- 12
- Turbinenlaufrad
- 13
- Verdichterlaufrad
- 14
- Rotorwelle
- 15
- Rotordrehachse
- 20
- Abgasturbine
- 21
- Turbinengehäuse
- 22
- Turbinen-Spiralkanal
- 30
- Luftverdichter
- 31
- Verdichtergehäuse
- 32
- Verdichter-Spiralkanal
- 32a
- Spiralkanalzunge auf dem Verdichtergehäusedeckel
- 32b
- Spiralkanalzunge im Verdichtergehäuse
- 32c
- Gehäuserand des Verdichter-Spiralkanals auf dem Verdichtergehäusedeckel
- 32d
- Gehäuserand des Verdichter-Spiralkanals am Verdichtergehäuse
- 33
- Montageöffnung
- 34
- Verdichtergehäusedeckel
- 34a
- Deckel-Innenseite
- 35
- Verdichterlaufrad-Dichtkontur
- 36
- Luftabführkanal
- 37
- Saugrohr-Anschlussstutzen
- 38
- Diffusorspalt
- 40
- Wellenlagerkartusche
- 41
- Lagergehäuse
- 50
- Zylinderkopfgehäuse
- 51
- Motorgehäuse
- D
- Durchmesser der Montageöffnung
- T
- Teilungsebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020202967 A1 [0010]
