DE3138369C1

DE3138369C1 - Aufladesystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3138369C1
Application number: DE3138369A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7000 Stuttgart Müller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-09-26
Filing date: 1981-09-26
Publication date: 1983-03-10

Description

Die Erfindung geht aus von einem Aufladesystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches.

Durch Abgasturboaufladung können bekanntlich mehrzylindrige Brennkraftmaschinen auf maximalen Gasdurchsatz gebracht werden. Derartig aufgeladene Brennkraftmaschinen haben aber den Nachteil, daß sie im dynamischen Betrieb durch zu große Lader und somit durch zu großes Schwungmoment der rotierenden Ladermassen zu träge werden. Das Gaswechselverhalten ist nicht zufriedenstellend.

Diesem Problem kann begegnet werden durch die Benutzung mehrerer kleiner Turbolader, wie sie z. B. die Skizze auf Seite 9 der Automobil Revue, 6. Aufgust 1981, Nr. 33 veranschaulicht.

Mehrere Turbolader erfordern aber insgesamt einen größeren Platzbedarf, so daß die Unterbringung der Turbolader — auch unter Berücksichtigung abgestimmter Auspuffrohrlängen — Schwierigkeiten bereitet. Außerdem ist die abgasseitige Anordnung von zwei Turboladern bezüglich der thermischen Belastung benachbarter Aggregate sowie anderer mit dem Motor verbündender Teile nicht unproblematisch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eine Anordnungsmöglichkeit von mehreren Abgasturboladern zu schaffen, durch die die engen Platzverhältnisse im Motorraum bei einer Brennkraftmaschine mit annähernd gleich langen Abgas- und Saugrohren besser genutzt werden können und darüber hinaus eine bessere Verteilung der thermischen Belastung erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Durch die an jeder Längsseite einer Zylinderreihe einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine angeschlossenen Saug- und Abgasrohre kann auf jeder Seite der Zylinderreihe ein Abgasturbolader untergebracht und auf diese Weise eine einseitige thermische Belastung vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch' eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit jeweils einem Abgasturbolader auf jeder Längsseite der Zylinderreihe,

F i g. 2 ein Schema der vierzylindrigen Brennkraftmaschine,

F i g. 3 ein Schema einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine in Reihenanordnung und

F i g. 4 ein Schema einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine in V-Anordnung der Zylinderreihen.

In Fig.2 der Zeichnung sind die Zylinder einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit 1 bis 4, in F i g. 3 die Zylinder einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine mit 1 bis 6 und in F i g. 4 die Zylinder einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine mit 1 bis 8 bezeichnet.

Die vierzylindrige Brennkraftmaschine gemäß den Fig. 1 und 2 arbeitet nach einer Zündfolge 1-3-4-2 bei einem Zündabstand von 180° KW.

Bei dieser Brennkraftmaschine, die in F i g. 2 schematisch dargestellt ist, befinden sich das Saugrohr la, das Abgasrohr 2a, das Abgasrohr 3a und das Saugrohr 4a auf der rechten Längsseite der mit 9 bezeichneten Zylinderreihe. Saug- und Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader 10 miteinander verbunden. Auf der gegenüberliegenden Längsseite der Zylinderreihe 9 sind das Abgasrohr 1 6, das Saugrohr 26, das Saugrohr 36 und das Abgasrohr 4b angeordnet, die ebenfalls durch einen Abgasturbolader 11 miteinander in Verbindung stehen. Den Saug- und Abgasrohren zugeordnete Einlaß- und Auslaßkanäle befinden sich jeweils auf der gleichen Längsseite der Zylinderreihe.

Somit beaufschlagt bei diesem Aufladesystem der Zylinder 1 während des Auspufftaktes a) den Zylinder 2 während des Ansaugtaktes und b) den Zylinder 3 während des Verbrennungstaktes, welcher nach 360° KW sein Einlaßventil öffnet und zu diesem Zeitpunkt von dem auspuffenden Zylinder 4 beaufschlagt wird. Der Zündabstand beträgt bei den Saugrohren ebenso wie bei den Abgasrohren 360° KW.

Die sechszylindrige Brennkraftmaschine gemäß Fig.3 arbeitet nach einer Zündfolge 1-5-3-6-2-4 bei einem Zündabstand von 120° KW. Hier sind die Saugrohre la, 2a und 3a sowie die Abgasrohre 4a, 5a und 6a an der einen Längsseite der Zylinderreihe 12 und die Abgasrohre \b, 2b und 3b sowie die Saugrohre 4b, 56 und 6b an der anderen Längsseite der Zylinderreihe 12 angeschlossen.

Ein Abgasturbolader 13 ist den Saugrohren la, 2a, 3a und den Abgasrohren 4a, 5a, 6a auf der einen Längsseite der Zylinderreihe 12 und ein weiterer Abgasturbolader

14 den Saugrohren 4b, 5b, 6b sowie den Abgasrohren 16, 2b, 3b auf der anderen Längsseite der Zylinderreihe 12 zugeordnet

Die Saugrohre und die Abgasrohre weisen jeweils einen symmetrischen Zündabstand von 240° KW auf.

Bei der in Fig.4 schematisch dargestellten achtzylindrigen Brennkraftmaschine, die nach einer Zündfolge 1-8-2-7-4-5-3-6 arbeitet bei einem Zündabstand von 90° KW, sind die Saug- und Abgasrohre sowie die Abgasturbolader der V-förmig angeordneten Zylinderreihen 15 und 16 wie folgt angeordnet:

Auf der rechten Längsseite der rechten Zylinderreihe

15 die Abgasrohre \b, 4b und die Saugrohre 2b, 3b mit dem Abgasturbolader 17, auf der linken Längsseite dieser Zylinderreihe 15 die Saugrohre la, 4a und die Abgasrohre 2a, 3a mit dem Abgasturbolader 18, ferner auf der rechten Längsseite der linken Zylinderreihe 16 die Saugrohe 5b, Sb und die Abgasrohre 66,76 mit dem Abgasturbolader 19 und auf der linken Längsseite dieser Zylinderreihe 16 die Abgasrohre 5a, 8a und die Saugrohre 6a, 7a mit dem Abgasturbolader 20. Die symmetrischen Zündabstände der Saugrohre ebenso wie die der Abgasrohre betragen 360° KW.

Zusammengefaßt ist bezüglich der Zuordnung der

ίο Abgasturbolader zu den Saug- und Abgasrohren der vier-, sechs- und ächtzylindrigen Brennkraftmaschine zu sagen, daß bei einer
vierzylindrigen Brennkraftmaschine
der dem Turbolader 10 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 2 und 3 die Ladeluft für die Zylinder 4 und 1 und der dem Turbolader 11 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 1 und 4 die Ladeluft für die Zylinder 2 und 3 erzeugt, daß bei einer
sechszylindrigen Brennkraftmaschine

der dem Turbolader 13 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 4,5 und 6 die Ladeluft für die Zylinder 2,1 und 3 und der dem Turbolader 14 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 1,3 und 2 die Ladeluft für die Zylinder 4,5 und 6 erzeugt, daß bei einer

ächtzylindrigen Brennkraftmaschine

der dem Turbolader 17 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 1 und 4 die Ladeluft für die Zylinder 3 und 2 und der dem Turbolader 18 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 2 und 3 die Ladeluft für die Zylinder 1 und 4 sowie der dem Turbolader 19 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 6 und 7 die Ladeluft für die Zylinder 5 und 8 und schließlich der dem Turbolader 20 zugeführte Abgasstrom der Zylinder 5 und 8 die Ladeluft für die Zylinder 7 und 6 erzeugt

Durch die symmetrischen Zündabstände der vier-, sechs- und ächtzylindrigen Brennkraftmaschine sind bessere Regelmäßigkeiten sowohl auf der Turbinen- als auch auf der Verdichterseite des Aufladesystems zu erreichen.

Die besondere Anordnungsmöglichkeit der Abgas- und Saugrohre sowie Auslaß- und Einlaßkanäle auf jeder Längsseite der Zylinderreihe ist auch durchführbar an Brennkraftmaschinen ohne Aufladesystem. Es ergibt sich eine bessere Gemischvorwärmung im jeweiligen Ansaugkanal durch den jeweils benachbarten Auslaßkanal. Ferner ist durch die symmetrische thermische Beaufschlagung des Zylinderkopfes 'ein geringerer Block- und Zylinderkopfverzug und somit ein besserer mechanischer Wirkungsgrad erreichbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Aufladesystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit mindestens vier Zylindern, mit jedem Zylinder zugeordneten Saug- und Abgasrohren und entsprechenden Einlaß- und Auslaßkanälen im Zylinderkopf und mit mindestens zwei Abgasturboladern, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrohre und entsprechende Auslaßkanäle eines ersten Teiles der Zylinder einer Zylinderreihe mit symmetrischem Zündabstand und die Saugrohre und entsprechende Einlaßkanäle eines zweiten Teiles der Zylinder mit symmetrischem Zündabstand an einer Längsseite der Zylinderreihe angeschlossen und durch einen Abgasturbolader miteinander verbunden sind und daß die Abgasrohre und entsprechende Auslaßkanäle des zweiten Teiles und die Saugrohre und entsprechende Einlaßkanäle des ersten Teiles durch einen Abgasturbolader auf der anderen Längsseite der Zylinderreihe miteinander verbunden sind.

2. Aufladesystem nach Anspruch 1 bei einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit einer Zündfolge 1-3-4-2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abgasturbolader (11) die auf der einen Längsseite der Zylinderreihe (9) angeordneten Abgasrohre (16,4b) des ersten und vierten Zylinders mit den Saugrohren (2b, 3b) des zweiten und dritten Zylinders und der andere Abgasturbolader (10) die auf der anderen Längsseite angeordneten Abgasrohre (2a, 3a) des zweiten und dritten Zylinders mit den Saugrohren (4a, la) des vierten und ersten Zylinders verbindet.

3. Aufladesystem nach Anspruch 1 bei einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine mit einer Zündfolge 1-5-3-6-2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abgasturbolader (14) die auf der einen Längsseite der Zylinderreihe (12) angeordneten Abgasrohre (\b, 3b, 2b) des ersten, dritten und zweiten Zylinders mit den Saugrohren (Ab, 6b, 5b) des vierten, sechsten und fünften Zylinders und der andere Abgasturbolader (13) die auf der anderen Längsseite angeordneten Abgasrohre (5a, 6a, 4a,} des fünften, sechsten und vierten Zylinders mit den Saugrohren (la, 3a, 2a,) des ersten, dritten und zweiten Zylinders verbindet.

4. Aufladesystem nach Anspruch 1 bei einer achtzylindrigen Brennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinderrreihen und 180° Kurbelwellenkröpfung mit einer Zündfolge 1-8-2-7-4-5-3-6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste von vier Abgasturboladern (17 bis 20) die auf der einen Längsseite der ersten Zylinderreihe (15) angeordneten Abgasrohre (\b, Ab) des ersten und vierten Zylinders mit den Saugrohren (3b, 2b) des dritten und zweiten Zylinders und der zweite Abgasturbolader (18) die auf der anderen Längsseite angeordneten Abgasrohre (2a, 3a) des zweiten und dritten Zylinders mit den Saugrohren (la, 4a,}des ersten und vierten Zylinders verbindet und daß der dritte Abgasturbolader (19) die auf der einen Längsseite der zweiten Zylinderreihe (16) angeordneten Abgasrohre (6b, 7b) des sechsten und siebten Zylinders mit den Saugrohren (5b, 8b) des fünften und achten Zylinders und der vierte Abgasturbolader (20) die auf der anderen Längsseite angeordneten Abgasrohre (5a, 8a) des fünften und achten Zylinders mit den Saugrohren (7a, 6a) des siebten und sechsten Zylinders verbindet.