DE8311308U1 - turbocharger - Google Patents
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Description
Anmelder: Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Rausch, Heßheimer Str. 2, 6710 FrankenthalApplicant: Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Rausch, Heßheimer Str. 2, 6710 Frankenthal
Turboladerturbocharger
Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader, insbesondere für einen Otto-Motor, mit einem Lagergehäuse, an dessen einem axialen Endbereich eine Abgasturbine angeordnet ist, wobei das Lagergehäuse in dem Endbereich ein Lager und/oder wenigstens einen Kolbenring für eine Turbinenwelle aufweist.The invention relates to a turbocharger, in particular for a gasoline engine, with a bearing housing, on one of which axial end region an exhaust gas turbine is arranged, wherein the bearing housing in the end region is a bearing and / or at least has a piston ring for a turbine shaft.
Bei Turboladern der genannten Art treten bekanntlich in der Abgasturbine recht hohe Temperaturen auf, wobei in Verbindung mit Otto-Motoren mit Abgastemperatüren größer als 1000° C zu rechnen ist. In der Vergangenheit wurden daher in der Abgasturbine geeignete Kühlkanäle oder dergleichen zur Wärmeabführung vorgesehen. Turbolader weisen ferner ein Lagergehäuse für die Turbinenwelle auf, wobei an dem einen axialen Endbereich die erwähnte Abgasturbine angeordnet ist. Das Lagergehäuse ist mit dem Öldrucksystem des Motors in geeigneter Weise integriert/ so daß die Lager hinreichend mit öl versorgt werden. Hierdurch wird nicht nur die Schmierung sichergestellt, sondern es wird auch eine Kühlwirkung im Lagerbereich erzielt. Um das Lagergehäuse von der Wärme der Abgasturbine zu schirmen, wurde ferner zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse ein sogenanntes Wärmeschutzschild in Form eines Bleches oder dergleichen angeordnet.In the case of turbochargers of the type mentioned, it is known that very high temperatures occur in the exhaust gas turbine, with a connection with Otto engines with exhaust gas temperatures greater than 1000 ° C is to count. In the past, suitable cooling ducts or the like for heat dissipation were therefore used in the exhaust gas turbine intended. Turbochargers also have a bearing housing for the turbine shaft, the one axial end region being the mentioned exhaust gas turbine is arranged. The bearing housing is suitably integrated with the engine's oil pressure system / so that the bearings are adequately supplied with oil. This not only ensures lubrication, it becomes also achieved a cooling effect in the storage area. In order to shield the bearing housing from the heat of the exhaust gas turbine, was also A so-called heat shield in the form of a sheet metal or the like is arranged between the exhaust gas turbine and the bearing housing.
Nun hat es sich in der Vergangenheit gezeigt/ daß die genannten Maßnahmsn/ insbesondere beim Einsatz des Turbolader^ in einem Otto-Motor/ die auftretenden Schwierigkeiten nicht befriedigend lösen konnten* Es hat sich nämlich herausgestellt, daß an Kolbenringen/ welche zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse zur Abdichtung auf der Turbinenwelle vorgesehen sind, Ölkohle sich absetzt. Unter ungünstigen Randbedingungen können die Kolbenringe ihre Vorspannung und damit ihre Dichtwirkung verlieren. Außerdem können die ölzuführkanäle mit Ölkohle zusetzen * Die hdydrodynamische Schmierung ist dann nicht mehr sichergestellt. Es erhöht sich der Verschleiß bis zum Ausfall des Turboladers. Ferner ist das öl aufgrund der zu hohen Temperatur im aixialen Endbereich einem sehr schnellen Alterungsprozeß unterwerfen mit der Folge/ daß die Schmierfähigkeit nicht unerheblich reduziert wird.Now it has been shown in the past / that the mentioned measures / especially when using the turbocharger ^ in one Otto engine / the difficulties that arise are not satisfactory could solve * It has been found that piston rings / which are provided between the exhaust gas turbine and the bearing housing for sealing on the turbine shaft, oil carbon itself drops off. Under unfavorable conditions, the piston rings can lose their preload and thus their sealing effect. In addition, the oil supply channels can clog with oil carbon * The Hydrodynamic lubrication is then no longer ensured. The wear increases until the turbocharger fails. Furthermore, due to the excessively high temperature in the aixial end area, the oil is also subject to a very rapid aging process the consequence / that the lubricity is not insignificantly reduced.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Turbolader { der genannten Art mit einem geringen Kostenaufwand dahingehend ' zu verbessern, daß die Temperatur im axialen Endbereicb des Lagergehäuses auf ein zulässiges Maß reduziert wird. Der Turbolader , soll eine hohe Funktionssicherheit und Lebensdauer aufweisen und er soll ferner den betrieblichen Einsatzbedingungen und Anforderungen gewachsen sein.The invention is therefore based on the object to the effect 'to improve the turbocharger {said kind having a low cost, that the temperature in the axial Endbereicb of the bearing housing is reduced to an acceptable level. The turbocharger should have a high level of functional reliability and service life and it should also be able to cope with the operational conditions of use and requirements.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß in dem genannten Endbereich des Lagergehäuses ein im wesentlichen ringförmiger Wasser-Kühlkanal angeordnet ist, welcher das Lager und/oder denTo solve this problem it is proposed that in said End region of the bearing housing a substantially annular water cooling channel is arranged, which the bearing and / or the
Kolbenring zumindest teilweise umgibt. \ At least partially surrounds the piston ring. \
In dem erfindungsgemäßen Turbolader wird die Temperatur in dem | Endbereich, an welchem die Abgasturbine angeordnet ist, mit fIn the turbocharger according to the invention, the temperature in the | End area at which the exhaust gas turbine is arranged, with f
einem äußerst geringen Aufwand auf einer zulässigen Höhe gehalten. Der erfindungsgemäße Wasser-Kühlkanal ist an den Wasserkreislauf des Motors angeschlossen, so daß insoweit nur ein geringer zusätzlicher Aufwand erforderlich wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß hierbei recht kleine Wassermengen ausreichen und ohne weiteres ein Parallelzweig zur konventionellen \ Motorkühlung vorgesehen werden kann. Eine gemeinsame Wasserpumpe >kept at a permissible level with extremely little effort. The water cooling channel according to the invention is connected to the water circuit of the engine, so that only a small additional effort is required in this respect. It has surprisingly been found that this relatively small quantities of water are sufficient and can be readily provided a parallel path with the conventional \ engine cooling. A common water pump>
versorgt also die parallelgeschalteten Kühlkreisläufe von Motor und Turbolader. Der Wasser-Kühlkanal wird den jeweiligen Anforderungen entsprechend in einem vorgegebenen Abstand zu dem Lager oder auch zu dem Kolbenring angeordnet.This means that it supplies the cooling circuits of the engine and turbocharger, which are connected in parallel. The water cooling channel becomes the respective According to requirements, arranged at a predetermined distance from the bearing or from the piston ring.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der Wasser-Kühlkanal in einer radialen Ebene angeordnet, welche zwischen dem Kolbenring und dem Lager liegt. Aufgrund dieser Anordnung wird durch einen einzigen Kühlkanal eine zuverlässige Kühlung sowohl für das Lager als auch für den Kolbenring sichergestellt. Es bedarf keiner besonderen Hervorhebung, daß gegebenenfalls auch mehrere Kolbenringe auf der Turbinenwelle angeordnet sein können.In a special embodiment, the water cooling channel is arranged in a radial plane which is between the piston ring and the camp lies. Due to this arrangement, a single cooling channel provides reliable cooling for both the bearing as well as for the piston ring ensured. It does not need to be particularly emphasized that, if necessary, several Piston rings can be arranged on the turbine shaft.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist der Wasser-Kühlkanal zu), Kolbenring einen geringeren Abstand auf als zu dem Lager. Der oder die Kolbenringe sind bekanntlich zwischen Lager und dem von den heißen Abgasen durchströmten Innenraum der Abgasturbine angeordnet, so daß auch im Bereich des oder der Kolbenringe eine entsprechend hohe Temperatur auftreten kann. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Wasser-Kühlkanales wird also für den Bereich des Kolbenringes auch eine entsprechend stärkere Kühlwirkung erreicht.In an expedient embodiment, the water cooling channel is at a smaller distance from the piston ring than from the bearing. As is known, the piston ring or rings are located between the bearing and the interior of the exhaust gas turbine through which the hot exhaust gases flow arranged so that a correspondingly high temperature can also occur in the region of the piston ring or rings. Because of the arrangement of the water cooling channel according to the invention is therefore also a corresponding one for the area of the piston ring stronger cooling effect achieved.
In einer weiteren Ausgestaltung sind der oder die Wasseranschlüsse des Kühlkanales in einer Radialebene angeordnet, welche zu einer Öl-Anschlußleitung einen vorgegebenen axialen Abstand aufweist. Die Handhabung bei der Fertigung und/oder bei Reparaturarbeiten wird hierdurch nicht unwesentlich erleichtert, da die Anschlüsse bzw. Anschlußleitung trotz der gedrängten Bauweise des Lagergehäuses noch leicht zugänglich sind.In a further embodiment, the one or more water connections of the cooling channel arranged in a radial plane which has a predetermined axial distance from an oil connection line. The handling during production and / or during repair work is hereby not insignificantly facilitated, since the connections or connecting line are still easily accessible despite the compact design of the bearing housing.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind die Wasseranschlüsse und die Öl-Anschlußleitungen um vorgegebene Winkel bezüglich einer Längsachse des Lagergehäuses versetzt angeordnet. AufgrundIn an expedient embodiment, the water connections and the oil connection lines are at predetermined angles with respect to each other a longitudinal axis of the bearing housing arranged offset. Because of
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der versetzten Anordnung der Wasseranschlüsse sowie der öl-Anschlußleitung ist eine einfache Zugänglichkeit sichergestellt.the offset arrangement of the water connections and the oil connection pipe easy access is ensured.
Damit einerseits eine einfache und zuverlässige Ölversorgung des Lagers und andererseits eine hinreichende Kühlung sichergestellt wird, weist in einer besonderen Ausführung der Wasser-Kühlkanal zur Längsachse einen größeren Abstand auf als ein Öl-Zuführkanal und/oder ein Öl-Sammelkanal zu der gleichen Längsachse. Mit anderen Worten, der Wasser-Kühlkanal umgibt radial außen die genannten Ölkanäle, über welche die ölzufuhr bzw. die ölableitung erfolgt.This ensures, on the one hand, a simple and reliable oil supply to the bearing and, on the other hand, adequate cooling is, in a special embodiment, the water cooling channel to the longitudinal axis has a greater distance than a Oil supply channel and / or an oil collecting channel on the same longitudinal axis. In other words, the water cooling channel surrounds radially outside the named oil channels, through which the oil supply or the oil is drained off.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:Further features and advantages essential to the invention result from the exemplary embodiment explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch ein Lagergehäuse, an |( dessen einem axialen Endbereich eine Abgasturbine ange1 shows an axial longitudinal section through a bearing housing on | (of which an exhaust gas turbine is attached to one axial end area
ordnet ist,is in order
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II gemäß Fig. 1FIG. 2 shows a section along the section line II according to FIG. 1
Fig. 1 zeigt ein Lagergehäuse 2, in welchem eine Turbinenwelle drehbar um eine Längsachse 6 gelagert ist. An dem hier in der Zeichnung rechten,axialen Endbereich des Lagergehäuses 2 ist eine Abgasturbine 8 mit einem Turbinenrad 10 angeordnet. Die Turbinenwelle 4 ist mittels eines Lagers 12Fig. 1 shows a bearing housing 2 in which a turbine shaft is rotatably mounted about a longitudinal axis 6. At the right, axial end region of the bearing housing 2 here in the drawing an exhaust gas turbine 8 with a turbine wheel 10 is arranged. The turbine shaft 4 is supported by a bearing 12
in dem Lagergehäuse 2 gelagert. Eine entsprechende Lagerung ist auch in dem anderen hier nicht weiter dargestellten anderen Endbereich des Lagergehäuses vorgesehen.stored in the bearing housing 2. Corresponding storage is also no further in the other one here The other end portion of the bearing housing shown is provided.
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Zwecks Abdichtung zwischen Abgasturbine und Lagergehäuse sxnd zwei Kolbenringe 14/ 16 der Turbinenwelle 4 zugeordnet. Zur Versorgung des Lagers 12 sind zwei Ölanschlußleitungen 18/ 20 vorgesehen/ wobei durch die eine das Drucköl von einem Motor dem Lagergehäuse zugeführt wird und durch die andere das öl abfließt.For the purpose of sealing between the exhaust gas turbine and the bearing housing, two piston rings 14/16 are assigned to the turbine shaft 4. To the The bearing 12 is supplied by two oil connection lines 18/20 provided / whereby by the one the pressure oil from an engine is fed to the bearing housing and through the other the oil flows off.
Das Lager 12 und auch die beiden Kolbenringe 14, 16 sind von einem Wasser-Kühlkanal 22 umgeben. Der Wasser-Kühlkanal 22 liegt in einer Radialebene 24, die zur Mittenebene 26 des Lagers 12 einen Abstand 28 aufweist. Zu dem Kolbenring 14 ist ein Abstand 30 vorhanden, welcher kleiner als der genannte Abstand 28 ist. Es ist ersichtlich, daß somit der Bereich mit den Kolbenringen in optimaler Weise gekühlt wirdThe bearing 12 and also the two piston rings 14, 16 are of surrounded by a water cooling channel 22. The water cooling channel 22 lies in a radial plane 24 which is to the central plane 26 of the Bearing 12 has a distance 28. There is a distance 30 from the piston ring 14 which is smaller than the mentioned distance 28 is. It can be seen that the area with the piston rings is thus optimally cooled
und eine Verkokung des Öles vermieden werden kann. Der Wasser-Xühlkanal 22 ist zur Längsachse 6 in einem größeren Radius 32 angeordnet, als ein Öl-Zuführkanal 34 sowie ein öl-Ablaufkanal 36. Die letztgenannten Ölkanäle werden in bekannter Weise für die ausreichende Ölversorgung des Lagers vorgegeben,und der erfindungsgemäße Wasser-Kühlkanal wird in einem entsprechenden Abstand zu diesen angeordnet.and coking of the oil can be avoided. The water-Xühlkanal 22 is arranged in a larger radius 32 to the longitudinal axis 6 than an oil feed channel 34 and an oil drain channel 36. The latter oil channels are specified in a known manner for the sufficient oil supply of the bearing, and the water cooling channel according to the invention is in a corresponding Arranged at a distance from these.
Der Längsschnitt gemäß Fig. 2 zeigt den Wasser-Kühlkanal 22 mit seinen Wasseranschlüssen 40, wobei durch den einen die Wasserzufuhr und durch den anderen die Wasserableitung erfolgt. Der in der Zeichnung untere Wasseranschluß ist mittels eines Stopfens (42) abgedichtet, und es ist ersichtlich, daß gegebenenfalls auch die Wasserzufuhr bzw. -abfuhr durch diesen Wasseranschluß erfolgen kann. Wie in Verbindung mit Fig. 1 zu ersehen ist, liegen die Öl-Anschlußleitungen 18, 20 in einer Vertikalebene 44. Die Wasseranschlüsse 40 sind zu dieser Vertikalebene 44 und somit auch zu den Öl-Anschlußleitungen um vorgegebene Winkel 46 bis versetzt angeordnet. Hierdurch wird eine einfache Zugänglichkeit der Öl-Anschlußleitungen sowie der Wasseranschlüsse auch bei einem kompakt aufgebauten Lagergehäuse 2 sichergestellt.The longitudinal section according to FIG. 2 shows the water cooling channel 22 with its water connections 40, whereby the one through the Water supply and through the other the water drainage takes place. The lower water connection in the drawing is by means of a Plug (42) sealed, and it can be seen that, if necessary, the water supply or drainage through this water connection can be done. As can be seen in connection with FIG. 1, the oil connection lines 18, 20 lie in a vertical plane 44. The Water connections 40 are to this vertical plane 44 and thus also to the oil connection lines at predetermined angles 46 to staggered. This ensures easy access to the oil connection lines and the water connections, too a compact bearing housing 2 ensured.
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BezugszeichenlisteList of reference symbols
ψ.ψ.
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Cited By (2)
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DE3642121A1 (en) * | 1986-12-10 | 1988-06-23 | Mtu Muenchen Gmbh | DRIVE SYSTEM |
DE102011003901A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Continental Automotive Gmbh | Exhaust gas turbocharger with cooled turbine housing and cooled bearing housing and common coolant supply |
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Cited By (3)
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DE3642121A1 (en) * | 1986-12-10 | 1988-06-23 | Mtu Muenchen Gmbh | DRIVE SYSTEM |
US4927336A (en) * | 1986-12-10 | 1990-05-22 | Mtu Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Drive system including an engine and a turbo-charger |
DE102011003901A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Continental Automotive Gmbh | Exhaust gas turbocharger with cooled turbine housing and cooled bearing housing and common coolant supply |
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