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AT511648B1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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AT511648B1
AT511648B1 ATA50101/2012A AT501012012A AT511648B1 AT 511648 B1 AT511648 B1 AT 511648B1 AT 501012012 A AT501012012 A AT 501012012A AT 511648 B1 AT511648 B1 AT 511648B1
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Thomas Ing Obenaus
Helmut Dipl Ing Melde-Tuczai
Gerhard Ing Maier
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Avl List Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem in einem Zylinderblock (4) angeordneten Zylinder (2) mit einem hin- und hergehenden Kolben, wobei ein Zylinderkopf (3) mit dem Zylinderblock (4) lösbar verbunden ist, mit zumindest einem Abgasturbolader (ATL). Um den Bearbeitungs- und Fertigungsaufwand zu minimieren und das Bauvolumen zu verringern, ist vorgesehen, dass zumindest eine Spirale (8) des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock (4) integriert ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 511 648 B1 2013-12-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinderblock angeordneten Zylinder mit einem hin- und hergehenden Kolben, wobei ein Zylinderkopf mit dem Zylinderblock lösbar verbunden ist, mit zumindest einem Abgasturbolader.
[0002] Die Gehäuse von Abgasturboladern werden üblicherweise separat zum Zylinderblock und Zylinderkopf ausgebildet. Dies wirkt sich aber nachteilig auf Teileanzahl, Gewicht und Herstellungsaufwand aus.
[0003] Aus den Veröffentlichungen JP 62-162728 A2, DE 31 33 953 A1 und JP 57-052624 A2 ist es bekannt, Abgasturbolader in Zylinderköpfe zu integrieren. Dies erfordert allerdings einen mehr oder weniger massiven Eingriff in die Konstruktion des Zylinderkopfes, wobei in vielen Fällen Platzprobleme auftreten können.
[0004] Weiters ist aus der DE 31 33 952 A1 und der SE 446 114B ein in den Zylinderkopf integriertes Spiralgehäuse bekannt. Das Lagergehäuse wird dabei mit dem Läufer des Abgasturboladers in eine zylindrische Bohrung mit Spiel eingeschoben. Für den Verdichter ist das Spiralgehäuse ebenfalls mit Spiel eingegossen. Nach dieser Konstruktion ist es nur möglich, gasförmige Medien zwischen dem Zylinderkopf und dem Abgasturboladerläufer auszutauschen. Die Lager sind dabei luftgeschmiert.
[0005] Die JP 4-136 427 A beschreibt eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, welche Ansaugöffnung in einem Umfangsbandbereich eines Zylinders aufweist. Die Ansaugöffnungen sind in obere und untere Ansaugöffnungen geteilt, wobei zu den oberen und unteren Ansaugöffnungen getrennte Ansaugkanäle führen. Im oberen Ansaugkanal ist ein Turbolader und im unteren Ansaugkanal ein mechanischer Lader angeordnet.
[0006] Die EP 0 435 847 A1 zeigt eine weitere Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock, einem Zylinderkopf und einem Triebwerk, sowie einem Turbolader mit einem am Zylinderkopf befestigten Lader.
[0007] Die JP 2-286 857 A beschreibt einen wärmeisolierten Viertaktmotor mit einem Turbolader, wobei aus der Auslassöffnung ausgestoßene Abgase über ein Auspuffrohr vom Zylinderkopf zu der Turbine des Turboladers geleitet werden, wodurch der Verdichter des Turboladers angetrieben wird, um den Bereich des Zylindermantels des Zylinders angeordneten seitlichen Einlassöffnungen über ein Einlassrohr unter Ladedruck stehende Einlassluft zuzuführen.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art den Bearbeitungs- und Fertigungsaufwand zu minimieren und ein möglichst kompaktes Einbauvolumen zu erreichen. Insbesondere sollen der Bauraum für den Zylinderkopf möglichst klein gehalten werden.
[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass in den Zylinderkopf ein Auslasskrümmer eingegossen ist, der an zumindest eine Spirale des Abgasturboladers (ATL) im Zylinderblock (4) anschließt, wobei die zumindest eine Spirale des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock integriert ist.
[0010] Das Turbinengehäuse des Abgasturbolader kann dabei in den Zylinderblock integriert sein.
[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spirale der Abgasturbine des Abgasturboladers zumindest teilweise durch einen Kühlmantel umgeben ist, wobei vorzugsweise der Kühlmantel in die Zylinderblock integriert ist.
[0012] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kühlmantel mit zumindest einem Zu- und einem Abflusskanal in Verbindung steht, wobei die Zu- und Abflusskanal in den Zylinderblock und/oder in den Zylinderkopf integriert sein können. Dadurch können externe Leitungen für die Kühlmittelversorgung des Abgasturboladers entfallen.
[0013] Um die Anzahl an Teilen möglichst gering zu halten, Bauraum einzusparen und um den 1 π österreichisches Patentamt AT 511 648 B1 2013-12-15
Fertigungsaufwand zu minimieren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Welle des Abgasturboladers über Gleitlager gelagert ist, welche über zumindest einen Schmiermittelzuführkanal mit einem Schmiermittelkreislauf verbunden sind, wobei die Schmiermittelversorgungsbohrung in den Zylinderblock oder den Zylinderkopf integriert ist. Weiters kann zumindest ein Schmiermittelrücklaufkanal des Abgasturboladers in den Zylinderblock oder den Zylinderkopf integriert sein.
[0014] In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Sperrluftleitung des Abgasturboladers in den Zylinderblock oder den Zylinderkopf integriert ist.
[0015] Der Abgasturbolader weist somit keine externen Leitungen auf. Sämtliche Anschlüsse, Leitungen und Kanäle können somit in den Zylinderkopf oder den Zylinderblock integriert werden.
[0016] Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den Zylinderkopf und/oder in den Zylinderblock zumindest ein Einlasssammler und/oder zumindest ein Auslasssammler integriert ist. Weiters kann in den Zylinderkopf oder in den Zylinderblock zumindest eine zum Einlasssammler führende Einlassleitung integriert sein. Der Zylinderkopf kann dabei von einem Zylinderkopfdeckel abgeschlossen sein, in welchem zumindest eine Zufuhrleitung zur Einlassleitung integriert angeordnet sein kann.
[0017] Die Einlassleitungen können auch teilweise in den Zylinderkopf und/oder in den Zylin-derblock integriert und teilweise im Zylinderkopfdeckel untergebracht werden. Die Auslassleitungen sind bevorzugt in den Zylinderkopf und/oder in den Zylinderblock integriert.
[0018] Die Zylinderlaufbuchsen können entweder integral in den Zylinderblock eingearbeitet oder in diese eingeschraubt sein.
[0019] Alternativ zu schmierölgeschmierten Lagern können auch luftgeschmierte Lager zur Anwendung kommen.
[0020] Zum Unterschied zum aus der DE 31 33 952 A1 und der SE 446 114B bekannten Stand der Technik wird das Lagergehäuse des Abgasturboladers zusammen mit dem Verdichtergehäuse des Verdichters am Zylinderblock angeflanscht, mit einer dazwischenliegenden geeigneten Dichtung für die Abdichtung des Drucköls, der Kühlmittelübertritte und der Ablaufleitung des Öles und der Sperrluft.
[0021] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
[0022] Es zeigen [0023] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie I- l in Fig. 3, [0024] Fig. 2 die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie II- ll in Fig. 3, [0025] Fig. 3 die Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie lll-lll in Fig. 1.
[0026] Die Fig. zeigen eine Brennkraftmaschine 1 mit zwei Zylindern 2 für jeweils einen nicht weiter dargestellten hin- und hergehenden Kolben. Die Zylinder 2 sind jeweils durch eingeschraubte Zylinderbuchsen gebildet.
[0027] Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderkopf 3 und einen Zylinderblock 4 auf, wobei Zylinderkopf 3 und Zylinderblock 4 durch nicht weiter dargestellte Zylinderkopfschrauben miteinander verbunden sind. Zwischen dem Zylinderkopf 3 und dem Zylinderblock 4 ist eine Zylinderkopfdichtung 5 angeordnet.
[0028] An den Zylinderblock 4 schließt ein Kurbelgehäuseunterteil 33 und eine Ölwanne 32 an. Die nicht weiter dargestellte Kurbelwelle ist im Kurbelgehäuseunterteil 33 mehrfach gelagert.
[0029] In den Zylinderkopf 3 ist ein Auslasskrümmer 6 sowie ein Einlasskrümmer 7 eingegossen. An den Auslasskrümmer 6 schließt eine in den Zylinderblock 4 integrierte Spirale 8 der 2/7 österreichisches Patentamt AT 511 648 B1 2013-12-15
Abgasturbine 10 eines Abgasturboladers ATL an. Auch das Turbinengehäuse 35 des Abgasturboladers ATL ist in den Zylinderblock 4 integriert.
[0030] Mit Bezugszeichen 9 ist die Aufnahmebohrung für die Abgasturbine 10, mit Bezugszeichen 11 der Umriss eines angeflanschten Verdichtergehäuses bezeichnet, welches eine Verdichterspirale 12 ausbildet. Im Verdichtergehäuse 11 ist achsgleich mit der Turbine 10 ein Verdichterrad 13 angeordnet. Der nicht weiter dargestellte Austritt aus der Verdichterspirale 12 ist über einen Verbindungsschlauch 15 und eine Ladeluftleitung 16 in der Ventildeckelhaube 17 mit dem eingegossenen Einlasskrümmer 7 verbunden. Zumindest die Spirale 8 der Abgasturbine 10 des Abgasturboladers ATL ist zumindest teilweise von einem Kühlmantel 18 umgeben, welcher über zumindest einem Zuflusskanal 19 und an der höchsten Stelle über zumindest einen Abflusskanal 20 mit einem Kühlmantel 21 des Zylinderblockes 4 bzw. des Zylinderkopfes 3 strömungsverbunden ist. Im Bereich des Zylinderblockes 4 ist eine Ölgalerie 22 angeordnet, von welcher eine Versorgungsbohrung 23 zu einem Schmiermittelzuführkanal 24 zu den Lagern der Welle 28 des Abgasturboladers ATL führt. Mit Bezugszeichen 25 ist eine Übertrittsöffnung im Flansch des Abgasturboladers ATL für den Ölrücklauf und die Sperrluftabführung bezeichnet. Der Schmiermittelrücklaufkanal 26 des Abgasturboladers ATL führt über der vertikalen Teil 27 der Rücklaufleitung zurück in die Ölwanne 32.
[0031] Die Abgasturbine 10 kann auf der Welle 28 aufgeschweißt sein. Die Ölzuführleitung 24 führt über die Druckölbohrung 24a zu den Lagerbüchsen der Gleitlager 29 des Abgasturboladers ATL. Der Lufteintritt in den Verdichter ist mit Bezugszeichen 30 bezeichnet. Die Abdichtung zwischen dem Verdichtergehäuses 11 und dem Zylinderblock 4 erfolgt über eine Dichtung 31. Das Verdichtergehäuse 11 wird über Schrauben 37 am Zylinderblock 4 befestigt.
[0032] Das Abgas verlässt den Abgasturbolader ATL über den Abgasaustritt 36. 3/7

Claims (11)

  1. österreichisches Patentamt AT511 648B1 2013-12-15 Patentansprüche 1. Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem in einem Zylinderblock (4) angeordneten Zylinder (2) mit einem hin- und hergehenden Kolben, wobei ein Zylinderkopf (3) mit dem Zylinderblock (4) lösbar verbunden ist, mit zumindest einem Abgasturbolader (ATL), dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylinderkopf (3) ein Auslasskrümmer (6) eingegossen ist, der an zumindest eine Spirale (8) des Abgasturboladers (ATL) im Zylinderblock (4) anschließt, wobei die zumindest eine Spirale (8) des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock (4) integriert ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (35) des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock (4) integriert ist.
  3. 3. Brennkraftmaschine (1) nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale (8) der Abgasturbine (10) des Abgasturboladers (ATL) zumindest teilweise von einem Kühlmantel (18) umgeben ist, wobei vorzugsweise der Kühlmantel (18) in den Zylinderblock (4) integriert ist.
  4. 4. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (18) mit zumindest einem Zu- und/oder einem Abflusskanal (19, 20) in Verbindung steht,
  5. 5. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wobei der Zu-und/oder Abflusskanal (19, 20) in den Zylinderblock (4) integriert ist.
  6. 6. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wobei der Zu-und/oder Abflusskanal (19, 20) in den Zylinderkopf (3) integriert ist.
  7. 7. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (28) des Abgasturboladers (ATL) über Gleitlager (29) gelagert ist, welche über zumindest einem Schmiermittelzuführkanal (24) mit einem Schmiermittelkreislauf verbunden sind, wobei der Schmiermittelzuführkanal (24) in den Zylinderblock (4) oder in den Zylinderkopf (3) integriert ist.
  8. 8. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schmiermittelrücklaufkanal (26) des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock (4) oder den Zylinderkopf (3) integriert ist.
  9. 9. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sperrluftleitung des Abgasturboladers (ATL) in den Zylinderblock (4) oder den Zylinderkopf (3) integriert ist.
  10. 10. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Auslasskrümmer (6) oder Auslasssammler in den Zylinderblock (4) und/oder in den Zylinderkopf (3) integriert ist.
  11. 11. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einlasskrümmer (7) oder Einlasssammler in den Zylinderblock (4) und/oder in den Zylinderkopf (3) integriert ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7
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