DE112015000545T5 - Connection for media lines on an exhaust gas turbocharger - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Ladergehäuse und mit einem Kühlmantel (3) im Ladergehäuse, der einen am Ladergehäuse befestigten Kühlmittelanschluss (4) aufweist, der einen Anschlussflansch (5) umfasst, wobei der Anschlussflansch zumindest ein Zuführrohr (6) und ein Abführrohr (7) aufweist, die den Anschlussflansch (5) und eine einzige Anschlussöffnung (8) des Ladergehäuses durchgreifen.The present invention relates to an exhaust-gas turbocharger (1) with a supercharger housing and with a cooling jacket (3) in the supercharger housing, which has a coolant connection (4) fastened to the supercharger housing, which comprises a connecting flange (5), wherein the connecting flange comprises at least one feed tube (6). and a discharge pipe (7), which pass through the connection flange (5) and a single connection opening (8) of the charger housing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Abgasturbolader kann mit einem Ladergehäuse versehen sein, das einen Kühlmantel umfasst. Dieser Kühlmantel kann hierbei entweder im Lagergehäuse, dem Verdichtergehäuse, dem Turbinengehäuse oder auch in angebauten Regelorganen angeordnet sein. Um den Kühlmantel mit Kühlmittel versorgen zu können, ist ein Kühlmittelanschluss vorgesehen, der einen Anschlussflansch umfasst. Der Anschlussflansch wiederum weist beim gattungsgemäßen Abgasturbolader mehrere Verbindungsfittings auf, wobei der Anschlussflansch derart am Ladergehäuse fixiert wird, dass die Anschlussfittings mit jeweils einer zugeordneten Gehäusebohrung fluchten, um die erforderliche Strömungsverbindung herstellen zu können. Such an exhaust gas turbocharger may be provided with a supercharger housing comprising a cooling jacket. This cooling jacket can in this case be arranged either in the bearing housing, the compressor housing, the turbine housing or in attached control elements. In order to be able to supply the cooling jacket with coolant, a coolant connection is provided, which comprises a connection flange. The connection flange in turn has a plurality of connection fittings in the generic exhaust gas turbocharger, wherein the connection flange is fixed to the charger housing in such a way that the connection fittings are each aligned with an associated housing bore in order to be able to produce the required flow connection.

Der Nachteil dieser bekannten Anordnung ist jedoch, dass passgenaue Bohrungen für die Anschlussfittings im Ladergehäuse eingebracht werden müssen, dies erhöht jedoch den Herstellungsaufwand erheblich. Weiterhin ist durch diese Anordnung bei deaktivierter Kühlmittelpumpe eine Zirkulationsströmung im Wassermantel behindert, da das Kühlmittel durch die erzwungene direkte Ein- und Ausbringung ohne Kurzschlussströmungsmöglichkeit im zu kühlenden Bauteil nicht bzw. ungenügend zirkulieren kann. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn z.B. der Motor abgestellt wurde und die verbleibende Restwärmemenge des Abgasturboladers im z.B. flüssigkeitsgekühltem Lagergehäuse abgeführt werden muss. Zur Abhilfe werden hier oftmals sog. Nachlaufpumpen eingesetzt, die über einen zeitlich limtierten Zeitraum für eine Zwangsdurchströmung sorgen. The disadvantage of this known arrangement, however, is that precisely fitting holes for the connection fittings in the charger housing must be introduced, but this increases the production cost considerably. Furthermore, a circulation flow in the water jacket is hindered by this arrangement when the coolant pump is deactivated, since the coolant can not or insufficiently circulate through the forced direct insertion and removal without Kurzschlussströmungsmöglichkeit in the component to be cooled. This occurs especially when e.g. the engine has been turned off and the remaining amount of residual heat of the exhaust gas turbocharger in the e.g. liquid-cooled bearing housing must be removed. As a remedy, so-called follow-on pumps are often used here, which provide a forced flow over a time-limited period.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der einen einfach aufgebauten und auf einfache Art und Weise montierbaren Kühlmittelanschluss aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide an exhaust gas turbocharger specified in the preamble of claim 1 way, which has a simple design and mountable in a simple manner coolant port.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Erfindungsgemäß ist ein Abgasturbolader vorgesehen, der einen Kühlmittelanschluss mit zumindest einem integrierten Zuführrohr und einem integrierten Abführrohr aufweist, die nach der Montage eine einzige Anschlussöffnung des Ladergehäuses durchgreifen. Mit „Ladergehäuse“ ist ein Gehäuseteil des Abgasturboladers gemeint, bei dem es sich um ein Lagergehäuse, ein Turbinengehäuse, ein Verdichtergehäuse und ein Aktuatorgehäuse handeln kann. The solution of this object is achieved by the features of claim 1. According to the invention, an exhaust gas turbocharger is provided which has a coolant connection with at least one integrated feed pipe and an integrated discharge pipe, which pass through a single connection opening of the charger housing after assembly. By "loader housing" is meant a housing part of the exhaust gas turbocharger, which may be a bearing housing, a turbine housing, a compressor housing and an actuator housing.

Dies ergibt zunächst den Vorteil, dass die Anschlussöffnung bzw. Einführausnehmung im Ladergehäuse einfacher ausgeführt, insbesondere als Gussöffnung ausgebildet werden kann, die im Zuge des Gießens des Ladergehäuses hergestellt werden kann. Dadurch ergibt sich eine kostengünstig und technisch bessere Gestaltung des Kühlmittelanschlusses sowie der Anschlussöffnung im Ladergehäuse. This initially results in the advantage that the connection opening or insertion recess in the charger housing can be made simpler, in particular can be designed as a casting opening, which can be produced during the casting of the charger housing. This results in a cost-effective and technically better design of the coolant connection and the connection opening in the charger housing.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. The dependent claims have advantageous developments of the invention to the content.

Weist das zumindest eine Zuführrohr einen in das Ladergehäuse bzw. dessen Kühlmantel hineinragenden gebogenen Rohrbereich auf, ergibt sich die Möglichkeit, dem über das Zuführrohr zugeführten Kühlmittel eine Vorzugsströmungsrichtung aufzuprägen. Damit kann die Anschlussöffnung bzw. Einbringungsausnehmung im Ladergehäuse einfacher ausgebildet werden und gegenüber gebräuchlichen bekannten Konstruktionen eine Kurzschlusskühlung unter Umgehung der zu kühlenden Regionen des Ladergehäuses vermieden werden. If the at least one feed tube has a curved tube region projecting into the charger housing or its cooling jacket, there is the possibility of imparting a preferential flow direction to the coolant supplied via the feed tube. Thus, the connection opening or Einbringungsausnehmung can be made simpler in the charger housing and compared to conventional designs conventional short circuit cooling bypassing the regions to be cooled of the charger housing can be avoided.

Gleichzeitig ist während der Motor-Nachheizphase ein Autosiphon-Effekt möglich. Da aus sicherheitsrelevanten Gründen die Spannungsversorgung des Motors nach einer bestimmten Zeit abgestellt werden muss bzw. kann, kann es notwendig sein, die Kühlung mit anderen Mitteln aufrecht zu erhalten. Dies trifft insbesondere auf Anwendungen zu, bei denen das zu kühlende Bauteil durch Wärme-Isolationsmaßnahmen im Nachheizbetrieb hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Dabei sind besonders Motoren mit Zylindern in „V“-Anordnung und Auslass in die Mitte des „V“ betroffen. At the same time, an autosiphon effect is possible during the engine reheating phase. Since, for safety reasons, the power supply of the motor must be switched off after a certain time or may, it may be necessary to maintain the cooling by other means. This is especially true for applications in which the component to be cooled is exposed to high thermal loads by heat insulation measures in Nachheizbetrieb. In particular, engines with cylinders in "V" arrangement and outlet in the middle of the "V" are affected.

Ist das Abführrohr mit einem inneren, in den Kühlmantel ragenden verrundeten Rohrbereich versehen, ergibt sich die Möglichkeit, Druckverluste zu reduzieren und so den Autosiphon-Effekt wirkungsvoll zu unterstützen. If the discharge tube is provided with an inner, projecting into the cooling jacket rounded tube area, there is the possibility to reduce pressure losses and thus effectively support the Autosiphon effect.

Zur Befestigung des Anschlussflansches ist es möglich, diesen am Ladergehäuse zu verschweißen oder auch innerhalb der Anschlussöffnung anzuordnen und zu verschweißen. Vom Prinzip her sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie beispielsweise eine Verschraubung, Verlötung oder Verklebung, denkbar. To attach the connection flange, it is possible to weld it to the charger housing or to arrange and weld within the connection opening. In principle, however, other mounting options, such as a screw, soldering or bonding, conceivable.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt: Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing. It shows:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers, und 1 an embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention, and

2 eine vergrößert wiedergegebene schematisch vereinfachte Darstellung eines Kühlmittelanschlusses des Abgasturboladers gemäß 1, und 2 an enlarged reproduced schematically simplified representation of a coolant connection of the exhaust gas turbocharger according to 1 , and

3 eine weitere Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kühlmittelanschlusses, wie er an einem Abgasturbolader gemäß 1 vorgesehen werden kann. 3 a further illustration of another embodiment of a coolant connection, as in an exhaust gas turbocharger according to 1 can be provided.

In 1 ist in schematisch vereinfachter Darstellung ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 dargestellt. Der Abgasturbolader 1 weist Ladergehäuse auf, nämlich ein Verdichtergehäuse 12 mit darin angeordnetem Verdichterrad 16, ein Lagergehäuse 11 mit darin gelagerter Laderwelle 17, ein Aktuatorgehäuse 40 und ein Turbinengehäuse 13 mit darin angeordneten Turbinenrad 15. In dem Aktuatorgehäuse 40 ist eine nicht dargestellte Einrichtung vorgesehen, um ein als Wastegate 39 ausgebildetes Regelorgan zu betätigen. Der Aktuator 40 weist einen Kühlmantel 43 auf, über welchen im Aktuator 40 selbst entstehende Wärme sowie von außen zugeführte Wärme an ein Kühlmittel abzugeben. In 1 is a schematic simplified representation of an inventive exhaust gas turbocharger 1 shown. The turbocharger 1 has loader housing, namely a compressor housing 12 with compressor wheel arranged therein 16 , a bearing housing 11 with supercharger shaft mounted therein 17 , an actuator housing 40 and a turbine housing 13 with turbine wheel arranged therein 15 , In the actuator housing 40 a device, not shown, provided to a wastegate 39 to operate trained control organ. The actuator 40 has a cooling jacket 43 on, over which in the actuator 40 self-generated heat as well as externally supplied heat to a coolant.

Im Lagergehäuse 11 ist bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ebenfalls ein Kühlmantel 3 angeordnet. Vom Prinzip her ist es jedoch auch möglich, dass im Verdichtergehäuse 12 und/oder dem Turbinengehäuse 13 ein derartiger Kühlmantel angeordnet ist. Der Kühlkreislauf 43 des Aktuators 40 kann an einen Niedertemperaturkreislauf angeschlossen sein. In the bearing housing 11 is at the in 1 embodiment shown also a cooling jacket 3 arranged. In principle, however, it is also possible that in the compressor housing 12 and / or the turbine housing 13 such a cooling jacket is arranged. The cooling circuit 43 of the actuator 40 can be connected to a low temperature circuit.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 weist ferner einen Kühlmittelanschluss 4; 4‘ auf, der einen am Ladergehäuse (im dargestellten Beispielsfalle an dessen Lagergehäuse 11) befestigten Anschlussflansch 5 aufweist. The exhaust gas turbocharger according to the invention 1 also has a coolant connection 4 ; 4 ' on, the one on the loader housing (in the example shown on the bearing housing 11 ) fixed connection flange 5 having.

Wie eine Zusammenschau der 1, 2 und 3 verdeutlicht, ist der Anschlussflansch 5 im Beispielsfalle mit einem Zuführrohr 6 für Kühlmittel und mit einem Abführrohr 7 versehen. Vom Prinzip her ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl derartiger Zuführrohre bzw. Abführrohre vorgesehen ist. Das Zuführrohr 6 und das Abführrohr 7 sind integrierte Bauteile, die mit dem Anschlussflansch 5 verbunden sind und diesen durchgreifen. Like a synopsis of 1 . 2 and 3 clarifies, is the connection flange 5 in the example case with a feed tube 6 for coolant and with a discharge pipe 7 Mistake. In principle, it is also possible that a plurality of such feed pipes or discharge pipes is provided. The feed tube 6 and the discharge pipe 7 are integrated components that connect to the connection flange 5 are connected and reach through this.

Im Lagergehäuse 11 ist ferner eine Anschlussöffnung 8 versehen, die sowohl das Zuführrohr 6 wie auch das Abführrohr 7 durchgreifen, so dass es erfindungsgemäß ausreichend ist, dass eine einzige derartige Anschlussöffnung 8 im Lagergehäuse 11 bzw. Aktuator 40 vorgesehen ist. In the bearing housing 11 is also a connection opening 8th provided that both the feed tube 6 as well as the discharge pipe 7 pass through, so that it is sufficient according to the invention that a single such connection opening 8th in the bearing housing 11 or actuator 40 is provided.

Wie vor allem die vergrößerte Darstellung der 2 verdeutlicht, ist das Zuführrohr 6 mit einem in das Ladergehäuse bzw. dem Kühlmantel 5 eingreifenden gebogenen Rohrbereich 9 versehen. Ein derartiger gebogener Rohrbereich 9 ermöglicht es, dem zugeführten Kühlmittel eine Vorzugsströmungsrichtung aufzuprägen. As especially the enlarged representation of the 2 clarifies, is the feed tube 6 with one in the charger housing or the cooling jacket 5 engaging curved pipe area 9 Mistake. Such a curved pipe area 9 makes it possible to impart a preferential flow direction to the supplied coolant.

Es ist vorgesehen, dass das Abführrohr 7 eine innere strömungswiderstandreduzierende geometrische Maßnahme aufweist, die ein strömungsgünstiges Abführen des Kühlmittels aus dem Kühlmantel 3 des Lagergehäuses 11 bzw. dem Kühlmantel 43 des Aktuators 40 ermöglicht, beispielsweise ausgestaltet als Eingangsdiffusor 10. It is envisaged that the exhaust pipe 7 has an internal flow resistance reducing geometric measure, which is a streamlined discharge of the coolant from the cooling jacket 3 of the bearing housing 11 or the cooling jacket 43 of the actuator 40 allows, for example, configured as an input diffuser 10 ,

In 3 ist ein alternativ ausgestalteter Kühlmittelanschluss 4‘ dargestellt, mit einem einzelnen Rohr 18, in welchem eine Zuführleitung 6‘ und eine Abführleitung 7‘ ausgebildet sein können. Man erkennt, dass das Rohr 18 im inneren des Lagergehäuses 11; 40 bzw. Aktuators 40 umgebogen ist. Eine gedachte Verlängerung der Zuführleitung 7‘ endet auf einem Gehäuseabschnitt 19, der als Mittel zur Umleitung des Kühlmittelstroms ausgebildet ist und dementsprechend den Kühlmittelstrom umleitet. Bei dem Gehäuseabschnitt 19 kann es sich um einen thermisch hochbeanspruchten Bereich des Abgasturboladers 1 handeln. Die in 3 dargestellte Dichtung 14‘ ist als beispielsweise als Flachdichtung (Papier oder HNBR-, NBR-Dichtung) ausgebildet, alternative Dichtungen sind möglich. Der Kühlmittelanschluss 4‘ mit den in diesen Absatz beschriebenen Elementen kann ebenso gut wie der im Zusammenhang mit 2 beschriebene Kühlmittelanschluss 4 zur Kühlung des in 1 dargestellten Ladergehäuses 11; 40 Anwendung finden. In 3 is an alternatively designed coolant connection 4 ' shown with a single tube 18 in which a supply line 6 ' and a discharge line 7 ' can be trained. You realize that the pipe 18 inside the bearing housing 11 ; 40 or actuator 40 is bent over. An imaginary extension of the supply line 7 ' ends on a housing section 19 , which is designed as a means for diverting the coolant flow and accordingly redirects the coolant flow. At the housing section 19 it can be a thermally highly stressed area of the exhaust gas turbocharger 1 act. In the 3 illustrated seal 14 ' is designed as, for example, a flat seal (paper or HNBR, NBR seal), alternative seals are possible. The coolant connection 4 ' with the elements described in this paragraph may as well as the related to 2 described coolant connection 4 for cooling the in 1 illustrated loader housing 11 ; 40 Find application.

Bei der in den 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem Anschlussflansch 5 und dem Ladergehäuse 11; 40 eine Dichtung 14; 14‘ vorgesehen. Die in 2 dargestellte Dichtung 14 ist als O-Ring ausgebildet. In the in the 1 . 2 and 3 illustrated embodiment is between the connection flange 5 and the charger housing 11 ; 40 a seal 14 ; 14 ' intended. In the 2 illustrated seal 14 is designed as an O-ring.

Über ein Fixierelement 50, welches auf den Anschlussflansch 5 wirkt, wird der Kühlmittelanschluss 4, 4‘ am Lagergehäuse 11 bzw. am Aktuator 40 fixiert. Selbstverständlich kann zur Fixierung auch eine nicht dargestellte Schweißung verwendet werden. About a fixing element 50 , which on the connecting flange 5 acts, the coolant connection 4 . 4 ' on the bearing housing 11 or on the actuator 40 fixed. Of course, for fixing also a welding, not shown, can be used.

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit zur Ergänzung der Offenbarung auf die Darstellung der Erfindung in den 1, 2 und 3 Bezug genommen. In addition to the above written disclosure is hereby explicitly to supplement the disclosure in the representation of the invention in the 1 . 2 and 3 Referenced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Abgasturbolader turbocharger
3 3
Kühlmantel cooling jacket
4 4
Kühlmittelanschluss Coolant connection
4‘ 4 '
Kühlmittelanschluss Coolant connection
5 5
Anschlussflansch flange
6 6
Zuführrohr feed
6‘ 6 '
Zuführrohr feed
7 7
Abführrohr discharge pipe
7‘ 7 '
Abführrohr discharge pipe
8 8th
Anschlussöffnung port opening
9 9
gebogener Rohrbereich curved tube area
10 10
Eingangsdiffusor input diffuser
11 11
Lagergehäuse bearing housing
12 12
Verdichtergehäuse compressor housing
13 13
Turbinengehäuse turbine housing
14 14
Dichtung poetry
14‘ 14 '
Dichtung poetry
15 15
Turbinenrad turbine
16 16
Verdichterrad compressor
17 17
Lagerwelle bearing shaft
18 18
Rohr pipe
19 19
Gehäuseabschnitt housing section
39 39
Wastegate wastegate
40 40
Aktuatorgehäuse actuator housing
43 43
Kühlmantel cooling jacket
50 50
Fixierelement fixing

Claims (7)

Abgasturbolader (1) – mit einem Ladergehäuse; und – mit einem Kühlmantel (3) im Ladergehäuse, der einen am Ladergehäuse befestigten Kühlmittelanschluss (4) aufweist, der einen Anschlussflansch (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – der Anschlussflansch (5) zumindest ein Zuführrohr (6) und ein Abführrohr (7) aufweist, die den Anschlussflansch (5) und eine einzige Anschlussöffnung (8) des Ladergehäuses durchgreifen. Exhaust gas turbocharger ( 1 ) - with a charger housing; and - with a cooling jacket ( 3 ) in the charger housing, which has a coolant connection attached to the charger housing ( 4 ), which has a connection flange ( 5 ), characterized in that - the connecting flange ( 5 ) at least one feed tube ( 6 ) and a discharge pipe ( 7 ), which the connection flange ( 5 ) and a single connection opening ( 8th ) of the charger housing. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr (6) einen in das Ladergehäuse ragenden gebogenen Rohrbereich (9) aufweist. Exhaust gas turbocharger according to claim 1, characterized in that the feed tube ( 6 ) a projecting in the charger housing bent pipe area ( 9 ) having. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer gedachten Verlängerung des Zuführrohres (6) ein Mittel zur Umleitung eines durch das Zuführrohr (6) einströmenden Kühlmittels vorgesehen ist. Exhaust gas turbocharger according to claim 1 or 2, characterized in that in an imaginary extension of the feed tube ( 6 ) means for diverting a through the feed tube ( 6 ) is provided inflowing coolant. Abgasturbolader einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abführrohr (7) einen inneren, den Strömungswiderstand reduzierenden Rohrbereich (10) aufweist. Exhaust gas turbocharger one of claims 1 to 3, characterized in that the discharge pipe ( 7 ) an inner, the flow resistance reducing pipe area ( 10 ) having. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnung (8) eine Gussöffnung des Ladergehäuses ist. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connection opening ( 8th ) Is a casting opening of the charger housing. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladergehäuse ein mit dem Kühlmantel (3) versehenes Lagergehäuse (11) ist. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the charger housing a with the cooling jacket ( 3 ) provided bearing housing ( 11 ). Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladergehäuse ein mit dem Kühlmantel (3) versehenes Aktuatorgehäuse (40) ist. Exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the charger housing a with the cooling jacket ( 3 ) provided actuator housing ( 40 ).
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