DE3838149C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einem doppelflutigen Radialverdichter mit einem mittig angeordneten Spiralgehäuseabschnitt und zwei nach entgegengesetzten Seiten weisenden Einlaßgehäuseabschnitten gemäß den weiteren im Oberbegriff des einzigen Patentanspruches angegebenen Merkmalen.

Ein gattungsgemäßes Aufladesystem ist aus der DE-PS 9 31 740 bekannt. Es umfaßt als Hauptbaukomponenten einen doppelflutigen Radialverdichter, zwei jeweils anströmseitig dem Verdichter axial vorgelagerte Axialturbinen und zwei nachgeschaltete Sauggebläse. Dabei sind die Schaufeln des Saugebläses radial außen auf der Beschaufelung des Verdichterlaufrades angeordnet.

Von Nachteil ist, daß hierdurch Wärme von dem Sauggebläse auf den Verdichter übertragen und damit dessen Lieferrad beeinträchtigt wird. Ferner ist nachteilig, daß die Zufuhr der Luft durch Öffnungen im Turbinenlaufrad erfolgt. Die mit hoher Drehzahl umlaufenden Turbinenräder verhalten sich daher wie eine umlaufende Lochscheibe, die der durchströmenden Luft einen hohen Widerstand entgegensetzt, was den Liefergrad des Verdichters nochmals beeinträchtigt. Um diese Nachteile zu mildern, wird der Verdichter zwar gekühlt, was jedoch den Bauaufwand ebenso erhöht wie die Mehrfachbechaufelung des Verdichterlaufrades.

Des weiteren ist aus der DE-PS 31 08 288 ein Aufladesystem bekannt, bei dem beide Abgasturbolader mit ihren Turbinengehäusen seitlich an einem gemeinsamen Turbinenabströmgehäuse angeflanscht sind. Eine derartige Baueinheit erfordert einen erheblichen Platzbedarf und ist mit hohen Herstellungskosten verbunden.

Schließlich ist aus der DE-OS 31 00 107 ein Aufladegerät bekannt, das zwei Radialturbinen besitzt, die nur einen seitlich angeordneten Verdichter antreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-PS 9 31 740 bekannte Aufladesystem derart weiterzubilden, daß bei Verwendung möglichst vieler baugleicher Elemente eine fertigungstechnisch einfache Herstellung und ein optimaler Betrieb von Verdichter und Turbine erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des einzigen Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Aufladesystem setzt sich aus einfachen baugleichen Komponenten für den Verdichter und die Turbinen zusammen. Um hierbei die Herstellung und auch den Zusammenbau zu vereinfachen, ist das Verdichtergehäuse in der Meridianebene des Spiralgehäuseabschnittes geteilt und besitzt für den lösbaren Anschluß der Radialverdichter über Rippen angegossene Anschlußflansche. Dabei ergibt sich aus der Verwendung von Rippen noch der Vorteil, daß die Einlaßöffnungen platzsparend zwischen Turbine und Verdichter angeordnet sind.

In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung ist ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße Aufladesystem in einem Längsschnitt,

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung den An­ schluß des Aufladesystems über getrennte Abgasleitungen an einer Brennkraftmaschine.

Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Aufladesystem 1 umfaßt eine doppelflutige Verdichtereinheit 2, an der beidseitig außen je eine vom Abgas einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine beaufschlagte Radialturbine 3 und 4 an­ geflanscht ist. Die Verdichtereinheit 2 besitzt ein Ver­ dichtergehäuse 5, das einen mittigen Spiralgehäuseabschnitt 6 aufweist, von dem nach entgegengesetzten Richtungen sich axial erstreckende Einlaßgehäuseabschnitte 7 und 8 abführen. Das Verdichtergehäuse 5 ist in der Meridianebene des Spiral­ gehäuseabschnittes 6 geteilt. Hierdurch ergeben sich zwei baugleiche Gehäusehälften, durch die das Verdichtergehäuse 5 auf einfache Weise durch Gießen hergestellt werden kann. Beide Gehäusehälften sind durch nicht dargestellte Schrauben miteinander verbunden. Das Verdichtergehäuse 5 besitzt auf beiden Seiten mit axialem Abstand von beiden Einlaßöffnungen 9 und 10 entfernt liegende Anschlußflansche 11 und 12, die über Rippel 13 und 14 mit dem Verdichtergehäuse 5 verbunden sind. An diesen Anschlußflanschen 11 und 12 sind die beiden Turbinengehäuse 15 und 16 der Radialturbinen 3 und 4 mittels Schrauben 17 angeflanscht.

Die erfindungsgemäße Kombination der beiden Abgas-Radial­ turbinen 3 und 4 mit einer doppelflutigen Verdichtereinheit 2 ergibt ein relativ kurz bauendes Aufladesystem 1. Durch die kurze, gedrungene Bauweise ist es möglich, beide Lauf­ räder 18 und 19 der Radialturbinen 3 und 4 und das Lauf­ rad 20 der Verdichtereinheit 2 auf einer gemeinsamen durch­ gehenden Laufradwelle 21 anzuordnen und diese innerhalb der Turbinengehäuse 15 und 16 in zwei Lagern 22 und 23 zu lagern. Die zwischen den Laufrädern 18 und 19 angeordneten Lager 22 und 23 sind dabei in besonderen Lagergehäusen 24 und 25 unter­ gebracht, die zusammen mit den Anschlußflanschen 11 und 12 an den Turbinengehäusen 15 und 16 gehalten sind. Zur Durch­ führung der Laufradwelle 21 besitzen sowohl die Anschluß­ flansche 11 und 12 als auch die Lagergehäuse 24 und 25 zen­ tral liegende Durchgangsöffnungen, die jeweils mittels ent­ sprechender Dichtungen gegenüber der Laufradwelle 21 abge­ dichtet sind.

Neben einem einfachen Aufbau und der gedrungenen Bauweise bietet das erfindungsgemäße Aufladesystem 1 den weiteren Vorteil, daß die Verdichtereinheit über beide Radialturbinen 3 und 4 gleichzeitig angetrieben wird. Um hierbei eine unter­ schiedliche Beaufschlagung der Radialturbinen 3 und 4 infolge von ungleichmäßigen Druckwellenverläufen in der Abgasleitung zu vermeiden, werden die Radialturbinen 3 und 4 über ge­ trennte Abgasleitungen von Zylindern mit einem ausreichen­ den Zündabstand beaufschlagt. In Fig. 2 ist ein solcher Anschluß des Aufladesystems 1 an eine Brennkraftmaschine 26 mit insgesamt sechs Zylindern schematisch dargestellt. An die Radialturbine 3 ist eine Abgassammelleitung 27 angeschlossen, in welcher die ersten drei Zylinder der Brennkraftmaschine 26 auspuffen. Hiervon getrennt ist an die Radialturbine 4 eine Abgassammelleitung 28 ange­ schlossen, in welcher die letzten drei Zylinder der Brennkraftmaschine 26 auspuffen. Die jeweils in eine der Sammelleitung 27 oder 28 auspuffenden Zylinder haben dabei einen so großen Zündabstand voneinander, daß eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschlossen ist. Um bei diesem Aufladeprinzip gleichzeitig eine Verbesserung des Aufladesystems im Teillastbereich der Brennkraft­ maschine zu erreichen, sind die beiden Abgassammel­ leitungen stromauf der Radialturbinen 3 und 4 durch eine Bypassleitung 29 miteinander verbunden. An den jeweiligen Anschlußstellen der Leitungen sind besondere Abgassteuerventile 30 und 31 eingebaut, über welche das Abgas aus der Sammelleitung 27 in die Sammelleitung 28 oder umgekehrt umgelenkt werden kann. Damit ist es möglich, im unteren und mittleren Drehzahlbereich entweder die Radialturbine 3 oder die Radialturbine 4 mit dem gesamten Abgasstrom der Brennkraft­ maschine 26 zu beaufschlagen. Im mittleren Drehzahlbereich wird der Abgasstrom aus einer der beiden Abgassammelleitungen 27 oder 28 von der zunächst alleine beaufschlagten Radial­ turbine 3 oder 4 zur zweiten Radialturbine umgeleitet, bis im oberen Drehzahlbereich der normale Betrieb der beiden Radial­ turbinen 3 und 4 mit getrennter Beaufschlagung durch je eine Zylindergruppe der Brennkraftmaschine 26 erfolgt. Die­ se Form der Register- oder Sequenzaufladung hat auch noch den Vorteil, daß im Gegensatz zu der bekannten Anordnung mit zwei Abgasturboladern das Hochfahren des zweiten Abgas­ turboladers beim Umschalten nicht erforderlich ist, so daß der damit verbundene hohe Regelaufwand entfällt. Die Steuerung der beiden Abgassteuerventile 30 und 31 erfolgt zweckmäßig über geeignete pneumatische Stellzylinder von einem zen­ tralen Steuergerät aus.

Claims (1)

1. Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einem doppelflutigen Radialverdichter mit einem mittig angeordneten Spiralgehäuseabschnitt und zwei nach entgegengesetzten Seiten weisenden Einlaßgehäuseabschnitten, ferner mit zwei beiderseits des Radialverdichters angeordneten Abgasturbinen und mit einer Welle, auf der die Laufräder beider Abgasturbinen und des Radialverdichters gemeinsam gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (5) in der Meridianebene des Spiralgehäuseabschnitts (6) geteilt ist und daß an den Einlaßgehäuseabschnitten (7, 8) mit axialem Abstand von beiden Einlaßöffnungen (9, 10) Anschlußflansche (11, 12) über Rippen (13, 14) angegossen sind, an denen die Turbinengehäuse (15, 16) der als Radialturbinen (3, 4) ausgebildeten Abgasturbinen befestigt sind.