DE102005040590A1 - Internal combustion engine, has vibration absorbing and length adjustable supporting device, provided between exhaust-gas turbocharger and internal combustion engine, attached to exhaust-gas turbocharger by absorbing device - Google Patents

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Abstract

The engine has a crank case in which a crankshaft is supported in a rotatable manner. A piston rod carrying a piston is guided to the crankshaft, where the piston is movable in a cylinder covered by a cylinder head. A vibration absorbing and length adjustable supporting device is provided between an exhaust-gas turbocharger and the internal combustion engine. The supporting device is attached to the exhaust-gas turbocharger by an absorbing device. The device has primary and secondary parts (1,2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei in den Zylinderkopf Gaswechselventile eingebaut sind, die über Gaswechselkanäle mit einer Abgasleitung und einer Ladeluftleitung verbunden sind und wobei ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der mittels einer Tragvorrichtung an der Brennkraftmaschine befestigt ist und mit der Abgasleitung und der Ladeluftleitung unter Einschaltung eines Ladeluftkühlers verbunden ist.The The invention relates to an internal combustion engine with a crankcase, in a crankshaft is rotatably mounted on the at least one a piston bearing connecting rod is articulated, wherein the piston in a cylinder covered by a cylinder head is movable, wherein gas cylinder valves are installed in the cylinder head, the gas exchange channels with a Exhaust pipe and a charge air line are connected and wherein an exhaust gas turbocharger is provided, which by means of a support device is attached to the internal combustion engine and with the exhaust pipe and the charge air line connected with the involvement of a charge air cooler is.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DD 220 792 A1 bekannt. Bei dieser Brennkraftmaschine ist stirnseitig an der Brennkraftmaschine eine Tragvorrichtung befestigt, auf der wiederum ein Abgasturbolader befestigt ist. Dieser Abgasturbolader ist über flexible Zwischenrohre mit der Abgasleitung und der Ladeluftleitung unter Einschaltung eines Ladeluftkühlers verbunden. Die flexiblen Zwischenrohre sind erforderlich, um die wärmedehnungsbedingten Längenänderungen auszugleichen bzw. aufzunehmen. Dennoch ist bei solcherart aufgebauten Brennkraftmaschinen zu beobachten, dass an der Tragvorrichtung und/oder an dem Gehäuse des Abgasturboladers insbesondere in dem Bereich, der mit der Tragvorrichtung verbunden ist, Beschädigungen, insbesondere Brüche, auftreten.Such an internal combustion engine is from the DD 220 792 A1 known. In this internal combustion engine, a support device is mounted on the front side of the internal combustion engine, on which in turn an exhaust-gas turbocharger is fastened. This exhaust gas turbocharger is connected via flexible intermediate pipes with the exhaust pipe and the charge air line with the involvement of a charge air cooler. The flexible intermediate tubes are required to compensate or absorb the thermal expansion-related changes in length. Nevertheless, it can be observed in such constructed internal combustion engines that on the support device and / or on the housing of the exhaust gas turbocharger, in particular in the area which is connected to the support device, damage, especially fractures occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Beschädigungen an dem Abgasturbolader und/oder der Tragvorrichtung zu vermeiden.Of the Invention is based on the object such damage to avoid the exhaust gas turbocharger and / or the support device.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine schwingungsabsorbierende und längenverstellbare Abstützvorrichtung zwischen dem Abgasturbolader und der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und dass die Abstützvorrichtung an dem Abgasturbolader fern von der Tragvorrichtung befestigt ist. Mit einer solchen schwingungsabsorbierenden und längenverstellbaren Abstützvorrichtung werden Beschädigungen sicher vermieden, wobei die Abstützvorrichtung so ausgelegt ist, dass keine Verspannungen zwischen den einzelnen Bauteilen auftreten. Die von dem Abgasturbolader wegweisende Befestigungsseite der Abstützvorrichtung ist an einem beliebigen Gehäuseteil der Brennkraftmaschine befestigt. Dieses Gehäuseteil, beispielsweise das Kurbelgehäuse, ein Zylinderkopf oder ein vorderer Deckel der Brennkraftmaschine, ist zur Aufnahme der eingeleiteten Kräfte ausgelegt. Die Längenverstellbarkeit ermöglicht die selbstständige Anpassung an wärmedehnungsbedingte Längenänderungen ohne eine Behinderung der Ausdehnung. Solche wärmedehnungsbedingten Längenänderungen ergeben sich insbesondere nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der Betriebstemperatur durch insbesondere sehr unterschiedliche Temperaturen im Bereich des Abgasturboladers. Die schwingungsabsorbierende Auslegung bedämpft kleinste Wege bei höchsten Frequenzen, die durch die sehr hohen Drehzahlen der Turbine und des Rotors des Abgasturboladers hervorgerufen werden. Die erfindungsgemäße Abstützvorrichtung gewährleistet bei einer gewichtsreduzierten Auslegung der Tragvorrichtung und sonstiger Befestigungsteile eine erhöhte Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine, wobei diese insbesondere einen Hubraum von mehr als zehn Liter pro Zylinder, beispielsweise als achtzylindrige Brennkraftmaschine einen Gesamthubraum von ca. 135 Litern, aufweist. Bei Brennkraftmaschinen solcher Größe ist die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar.These Task is solved by that a vibration-absorbing and length-adjustable support device provided between the exhaust gas turbocharger and the internal combustion engine is and that the support device is attached to the exhaust gas turbocharger away from the support device. With such a vibration-absorbing and length-adjustable Support device will damage safely avoided, with the support device designed so that no tension between the individual Components occur. The pioneering from the exhaust gas turbocharger attachment side the support device is on any housing part the internal combustion engine attached. This housing part, for example the Crankcase, a Cylinder head or a front cover of the internal combustion engine, is designed to absorb the introduced forces. The length adjustability allows the self-employed Adaptation to thermal expansion-related changes in length without a disability of expansion. Such thermal expansion-related changes in length arise in particular after the cold start of the engine until reaching the operating temperature by especially very different temperatures in the region of the exhaust gas turbocharger. The vibration-absorbing design dampens the smallest paths at highest frequencies, due to the very high speeds of the turbine and rotor Turbocharger be caused. The supporting device according to the invention guaranteed in a weight-reduced design of the support device and other fasteners increased reliability of Internal combustion engine, this particular a displacement of more as ten liters per cylinder, for example, as eight-cylinder internal combustion engine a total cubic capacity of approx. 135 liters. In internal combustion engines such size is the Invention particularly advantageous applicable.

In weiterer Ausgestaltung weist die Abstützvorrichtung ein Primär- und ein Sekundärteil auf, die längenverstellbar miteinander verbunden sind. Dabei umfasst in wiederum weiterer Ausgestaltung die Längenverstelleinrichtung ein Helix, das an dem Primärteil drehbar befestigt ist und in einem mit einer drehhemmenden Füllung versehenen Gehäuse angeordnet ist, das wiederum Teil des Sekundärteils ist. Diese Ausbildung hat sich besonders bewährt, wobei darauf hinzuweisen ist, dass ein hydraulisch wirkender Stoßdämpfer als Abstützvorrichtung ungeeignet, beispielsweise wegen des auftretenden Frequenzspektrums, ist.In In another embodiment, the supporting device has a primary part and a secondary part, the length adjustable connected to each other. This includes in turn further embodiment the length adjustment a helix attached to the primary part is rotatably mounted and provided in a with a rotation-inhibiting filling casing is arranged, which in turn is part of the secondary part. This training has proven particularly effective It should be noted that a hydraulic shock absorber as Support device unsuitable, for example due to the occurring frequency spectrum, is.

In Weiterbildung ist die Füllung ein Granulat, das bezüglich der Auswahl und der Größe der einzelnen Granulatkörner so ausgewählt ist, dass beim Zusammenwirken mit dem Helix insbesondere kein Verschleiß und keine Beschädigungen und umgekehrt eine Bewegung des Helix in dem Granulat möglich ist. Als Granulat sind beispielsweise Sand, Stahlkugeln, Wolframgranulat auch in Mischungen geeignet.In Continuing education is the filling a granulate that respects the selection and the size of the individual granules so selected is that when interacting with the helix in particular no wear and no damage and conversely, a movement of the helix in the granules is possible. As granules are, for example, sand, steel balls, tungsten granules also suitable in mixtures.

In weiterer Ausgestaltung kann das Gehäuse zusätzlich gekühlt sein, indem beispielsweise ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, Öl oder auch Luft, gezielt durch das Gehäuse oder aber durch einen Kühlmantel an dem Gehäuse (auch in Abhängigkeit der Art des Granulats) geleitet wird.In In another embodiment, the housing may additionally be cooled by, for example a coolant, for example water, oil or air, targeted through the housing or through a cooling jacket on the housing (also depending on Type of granules) is passed.

Schließlich kann das Helix zwischen zwei in dem Gehäuse angeordneten Druckfedern eingespannt sein. Die Druckfedern bewirken eine vordefinierbare, neutrale, mittlere Länge des Dämpfers bei äußerer Kraftfreiheit.Finally, can the helix between two compression springs arranged in the housing be clamped. The compression springs cause a predefinable, neutral, medium length of the damper with external freedom.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Fig. dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.A further advantageous embodiment of the invention is the drawing description ent take in which an embodiment shown in the figures is described in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Längsschnitt durch die Abstützvorrichtung, 1 a longitudinal section through the supporting device,

2 eine Detailansicht des Helix und 2 a detailed view of the helix and

3 eine Draufsicht auf das Helix. 3 a top view of the helix.

Die Abstützvorrichtung gemäß 1 weist ein Primärteil 1 auf, das, wie nachfolgend erläutert, mit einem Sekundärteil 2 zusammenwirkt. Das Primärteil 1 und das Sekundärteil 2 sind im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weisen gegenüberliegende Befestigungsbohrungen 3a, 3b auf, durch die zur Befestigung der Abstützvorrichtung an dem Abgasturbolader und einem Teil der Brennkraftmaschine Befestigungsbolzen durchgeführt werden.The supporting device according to 1 has a primary part 1 on, which, as explained below, with a secondary part 2 interacts. The primary part 1 and the secondary part 2 are substantially cylindrical and have opposite mounting holes 3a . 3b on, through which are carried out for fastening the support device to the exhaust gas turbocharger and a part of the engine mounting bolts.

Das Sekundärteil 2 weist eine Sacklochbohrung 4 auf, in die das Sekundärteil 1 mit einem bolzenförmigen Führungsteil 5 eintaucht. Die Sacklochbohrung 4 und das Führungsteil 5 sind so ausgelegt, dass das Primärteil 1 und das Sekundärteil 2 axial verschiebbar geführt sind. Das Sekundärteil 2 weist im Bereich der Sacklochbohrung 4 einen Flansch 6 auf, an den ein kreiszylinderförmiger Mantel 7 dichtend befestigt ist. Der Mantel 7 weist auf dem primärteiligen Ende einen Absatz 8 auf, der unter Einbau einer geeigneten Dichtung 9 an dem Primärteil 1 ebenfalls führend anliegt. Die zuvor beschriebenen Bauteile bilden ein geschlossenes Gehäuse 14, in dem ein nachfolgend beschriebenes Helix 10 angeordnet ist.The secondary part 2 has a blind hole 4 on, in which the abutment 1 with a bolt-shaped guide part 5 dips. The blind hole 4 and the leadership part 5 are designed so that the primary part 1 and the secondary part 2 are guided axially displaceable. The secondary part 2 points in the area of the blind hole 4 a flange 6 on, to a circular cylindrical shell 7 is tightly fastened. The coat 7 has a paragraph on the primary part end 8th on, the under installation of a suitable seal 9 at the primary part 1 also leader. The components described above form a closed housing 14 in which a helix described below 10 is arranged.

Das Helix 10 ist auf dem Primärteil 1 drehbar befestigt. Hierzu weist das Primärteil 1 einen Ringflansch 11 auf, gegen den das Helix 10 mit einer ersten Seite anliegt, während es mit der gegenüberliegenden zweiten Seite von einer Mutter 12, die auf ein in das Primärteil 1 ein gearbeitetes Gewinde aufgeschraubt ist, drehbar festgelegt ist. Gegebenenfalls können zwischen dem Ringflansch 11 und der ersten Seite des Helix 10 einerseits, sowie auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des Helix 10 und der Mutter 12 andererseits Axiallager eingefügt sein. Das Helix 10 weist in dem Ausführungsbeispiel drei schraubenförmig ausgebildete Schaufeln 13 auf, die bis nahe an den Mantel 7 heranreichen. Das Gehäuse 14 ist mit einem Granulat, beispielsweise Sand, Stahlkugeln oder Wolframgranulat, gefüllt, so dass die axiale Bewegung des Primärteils 1 gegenüber dem Sekundärteil 2 durch die in das Granulat hineinragenden Schaufeln 13 des Helix gehemmt ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine übt insbesondere der Abgasturbolader hochfrequente Schwingungen aus, die in die Abstützvorrichtung eingeleitet werden. Diese hochfrequenten Schwingungen bewirken geringe axiale Bewegungen des Primärteils 1 gegenüber dem Sekundärteil 2, die durch das Zusammenwirken der Schaufeln 13 mit dem Granulat bedämpft werden. Dabei erfolgt die Dämpfung durch eine in einem geringen Maß mögliche Bewegung des Granulats in dem Gehäuse 14. Wird den hochfrequenten Schwingungen eine axiale Bewegung, die sich beispielsweise durch wärmedehnungsbedingte Längenänderungen ergibt, überlagert, ermöglicht das Helix 10 einen selbsttätigen Längenausgleich der Abstützvorrichtung, indem das Helix 10 sich entsprechend dreht und somit die schraubenförmig ausgebildeten Schaufeln 13 längenändernd durch das Granulat bewegt werden. Zusätzlich können in dem Gehäuse 14 Druckfedern 15a, 15b angeordnet sein, die zwischen dem Flansch 6 und der Mutter 12 bzw. zwischen dem Absatz 8 und dem Helix 10 angeordnet sind. Diese Druckfedern 15a, 15b bewirken eine zusätzliche Dämpfung der Bewegungen. Weiterhin ist es möglich, in das Gehäuse 14 eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Öl, zur Durchströmung und Kühlung des Innenraums einzuleiten oder aber an dem Mantel 7 einen Kühlmantel anzubringen, durch den die Kühlflüssigkeit geleitet wird.The helix 10 is on the primary section 1 rotatably mounted. For this purpose, the primary part 1 a ring flange 11 on, against which the helix 10 rests with a first side while facing the opposite second side of a nut 12 putting on one in the primary section 1 a machined thread is screwed, is rotatably fixed. Optionally, between the annular flange 11 and the first page of the helix 10 on the one hand, as well as on the opposite second side of the helix 10 and the mother 12 On the other hand be inserted thrust bearing. The helix 10 has in the embodiment three helically shaped blades 13 on, up close to the coat 7 come close. The housing 14 is filled with granules, such as sand, steel balls or tungsten granules, so that the axial movement of the primary part 1 opposite the secondary part 2 through the blades projecting into the granules 13 the helix is inhibited. During operation of the internal combustion engine, in particular the exhaust-gas turbocharger exerts high-frequency vibrations which are introduced into the supporting device. These high-frequency vibrations cause small axial movements of the primary part 1 opposite the secondary part 2 caused by the interaction of the blades 13 be damped with the granules. In this case, the damping is effected by a small extent possible movement of the granules in the housing 14 , If the high-frequency oscillations are superimposed by an axial movement, which results, for example, from changes in length caused by thermal expansion, the helix allows this 10 an automatic length compensation of the supporting device by the helix 10 turns accordingly and thus the helical blades 13 length changes are moved through the granules. In addition, in the housing 14 compression springs 15a . 15b be arranged between the flange 6 and the mother 12 or between the paragraph 8th and the helix 10 are arranged. These springs 15a . 15b cause additional damping of the movements. Furthermore, it is possible in the housing 14 to initiate a cooling fluid, for example oil, for the flow and cooling of the interior or on the jacket 7 to install a cooling jacket, through which the cooling liquid is passed.

11
Primärteilprimary part
22
Sekundärteilsecondary part
3a, 3b3a, 3b
Befestigungsbohrungmounting hole
44
SacklochbohrungBlind hole
55
Führungsteilguide part
66
Flanschflange
77
Mantelcoat
88th
Absatzparagraph
99
Dichtungpoetry
1010
Helixhelix
1111
Ringflanschannular flange
1212
Muttermother
1313
Schaufelshovel
1414
Gehäusecasing
15a, 15b15a, 15b
Druckfedercompression spring

Claims (5)

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei in den Zylinderkopf Gaswechselventile eingebaut sind, die über Gaswechselkanäle mit einer Abgasleitung und einer Ladeluftleitung verbunden sind und wobei ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der mittels einer Tragvorrichtung an der Brennkraftmaschine befestigt ist und mit der Abgasleitung und der Ladeluftleitung unter Einschaltung eines Ladeluftkühlers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwingungsabsorbierende und längenverstellbare Abstützvorrichtung zwischen dem Abgasturbolader und der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und dass die Abstützvorrichtung an dem Abgasturbolader fern von der Tragvorrichtung befestigt ist.Internal combustion engine with a crankcase, in which a crankshaft is rotatably mounted on which at least one piston carrying a connecting rod is articulated, wherein the piston is movable in a covered by a cylinder head cylinder, wherein in the cylinder head gas exchange valves are installed, via gas exchange channels with a Exhaust pipe and a charge air line are connected and wherein an exhaust gas turbocharger is provided, which is fastened by means of a support device to the internal combustion engine and with the exhaust pipe and the charge air line with the interposition of a charge air cooler is connected, characterized in that a vibration-absorbing and length-adjustable support device is provided between the exhaust gas turbocharger and the internal combustion engine and that the support device is attached to the exhaust gas turbocharger remote from the support device. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenverstelleinrichtung ein Helix (10) umfasst, das an dem Primärteil (1) drehbar befestigt ist und in einem mit einer drehhemmenden Füllung versehenen Gehäuse (14) angeordnet ist, das Teil des Sekundärteils (2) ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the length adjustment device is a helix ( 10 ), which at the primary part ( 1 ) is rotatably mounted and in a housing provided with a rotation-inhibiting filling ( 14 ), the part of the secondary part ( 2 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung ein Granulat ist.Internal combustion engine according to claim 2, characterized that the filling a granule is. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) gekühlt ist.Internal combustion engine according to claim 2 or 3, characterized in that the housing ( 14 ) is cooled. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Helix (10) zwischen in dem Gehäuse (14) angeordneten Druckfedern (15a, 15b) eingespannt ist.Internal combustion engine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the helix ( 10 ) between in the housing ( 14 ) arranged compression springs ( 15a . 15b ) is clamped.
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