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Die Erfindung betrifft einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, ein Antriebsaggregat mit einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 13 sowie ein Verfahren für einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 15.
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Elektrisch unterstützte Abgasturbolader sind aus dem Stand der Technik bekannt. So geht aus der Patentschrift
US 7,360,361 B2 ein elektrisch unterstützter Abgasturbolader hervor, wobei zur Kühlung des Elektromotors verdichtete Luft aus einer Verdichterspirale über den Elektromotor in den Ölablauf des Abgasturboladers geführt wird, wodurch eine Gefahr eines Anstiegs eines Blowby-Massenstrom gegeben ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten elektrisch unterstützten Abgasturbolader bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es ein Antriebsaggregat mit einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader bereitzustellen. Eine zusätzliche Aufgabe ist es ein Verfahren für einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch ein Antriebsaggregat mit einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß dem Patentanspruch 13 gelöst. Die zusätzliche Aufgabe wird durch ein Verfahren für einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß dem Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader, welcher einen Frischluftführungsabschnitt, einen Abgasführungsabschnitt und einen Lagerabschnitt aufweist. Des Weiteren besitzt der elektrisch unterstützte Abgasturbolader ein Laufzeug umfassend eine Welle und ein drehfest mit der Welle verbundenes Verdichterrad sowie ein drehfest mit der Welle verbundenes Turbinenrad. Das Verdichterrad ist drehbar im Frischluftführungsabschnitt und das Turbinenrad ist drehbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen. Die Welle ist im Lagerabschnitt drehbar gelagert. Der elektrisch unterstützte Abgasturbolader besitzt weiter einen Elektromotor, wobei der Elektromotor zumindest einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Rotor in Wirkverbindung mit der Welle angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist zur Kühlung des Elektromotors der elektrisch unterstützte Abgasturbolader einen Kühlmittelkanal auf, wobei der Kühlmittelkanal zur Durchströmung mit Kühlmittel ausgebildet ist, wobei das Kühlmittel stromab des Verdichterrades verdichtete Luft ist und stromab und/oder stromauf des Verdichterrades diesem zuführbar ist. Das heißt mit anderen Worten, dass zur Kühlung des Elektromotors eine Rückführung verdichteter Luft aus dem Frischluftführungsabschnitt ausgebildet ist, wobei die Luft hinter dem Verdichterrad, somit über dessen Radrücken, dem Luftführungsabschnitt wieder zugeführt wird. Der Vorteil der Erfindung ist in einer verbesserten Kühlung der elektrischen Maschine zu sehen, da ein erzwungener, und somit erhöhter Kühlmassenstrom dem Elektromotor zugeführt werden kann. dem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugeführt werden kann.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass unter dem Begriff Kühlmittelkanal ein Mittel zu verstehen ist, über das das Kühlmittel strömen kann. Das heißt, der Kühlmittelkanal kann ein üblicher Kanal in Form eines Strömungsbettes sein, er kann jedoch auch in Form eines Luftspaltes ausgeführt sein.
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Bevorzugt ist der Kühlmittelkanal in Form eines zwischen dem Rotor und dem Stator liegenden Luftspaltes ausgebildet, so dass bevorzugt der erhöhte Luftmassenstrom dem zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeten Luftspalt, welcher als Kühlmittelkanal dient, zugeführt werden kann.
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Der Vorteil der Erfindung ist in einem wirkungsgradverbesserten elektrisch unterstützten Abgasturbolader zu sehen, da die stromab des Verdichterrades verdichtete Luft, die beispielsweise im Frischluftführungsabschnitt verdichtet ist oder als verdichtete Luft zugeführt wird, nicht einfach in die Umgebung abgeführt, sondern wieder dem Frischluftführungsabschnitt zugeführt wird.
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Somit ist es möglich eine thermische Belastung des integrierten Elektromotors während eines aktiven und passiven Betriebs zu verringern und dadurch sowohl eine Bauteilschonung im passiven als auch eine längere Nutzungsdauer der abgegebenen elektrischen Leistung im aktiven Betrieb zu ermöglichen.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers ist der Kühlmittelkanal zur Einströmung des Kühlmittels an einer vom Verdichterrad abgewandt ausgebildeten Seite des Elektromotors und zur Ausströmung des Kühlmittels an einer dem Verdichterrad zugewandt ausgebildeten Seite des Elektromotors ausgebildet. Der Vorteil ist eine gesicherte Führung des Kühlmittels durch den Elektromotor hin zum Frischluftführungsabschnitt. Hierbei könnte beispielsweise der Kühlmittelkanal im Elektromotor düsenförmig ausgeführt sein, oder mit anderen Worten könnte ein Querschnitt des Kühlmittelkanals an der vom Verdichterrad abgewandt ausgebildeten Seite des Elektromotors größer ausgebildet sein als ein Querschnitt des Kühlmittelkanals an der dem Verdichterrad zugewandt ausgebildeten Seite des Elektromotors.
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Vorteilhaft ist das Kühlmittel die im Frischluftführungsabschnitt verdichtete Luft. Damit ist ein verlustreduzierter, und somit weiter wirkungsgradverbesserter elektrisch unterstützter Abgasturbolader realisiert, da die vom Verdichterrad angesaugte und im Frischluftführungsabschnitt verdichtete Luft nicht einfach in die Umgebung abgeführt, sondern wieder dem Frischluftführungsabschnitt zugeführt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers ist das Kühlmittel mit Hilfe einer Zwangsführung durch den Kühlmittelkanal geführt. Damit ist eine gesicherte Kühlung des Elektromotors realisiert.
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Vorteilhaft umfasst die Zwangsführung einen Druckunterschied zwischen einem stromab des Verdichterrades ausgebildeten Ladedruck und einem stromauf des Verdichterrades im Frischluftführungsabschnitt ausgebildeten Eintrittsdruck. Das heißt mit anderen Worten, dass kostengünstig vorteilhaft ein Druckgefälle zwischen einem Diffusor an einem Radaustritt des Verdichterrades und einem Verdichter-Volutenaustritt bzw. einem Druck nach einem Ladeluftkühler zur Zwangsführung des Kühlmittels genutzt wird, so dass beispielsweise kein zusätzliches Fördermittel, beispielsweise eine Pumpe zur Zwangsführung des Kühlmittels eingesetzt werden muss.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers ist zwischen dem Elektromotor und dem Frischluftführungsabschnitt zumindest teilweise ein Deckelement ausgebildet. Des Weiteren dient das Deckelement auch einem Schutz vor einem Wärmeeintrag der im Elektromotor ausgebildeten Wärme in den Frischluftführungsabschnitt, da durch diese ein Wirkungsgradverlust herbeigeführt werden könnte. Insbesondere ist zur Vermeidung eines Eindringens von heißer Luft ausgehend von Frischluftführungsabschnitt in Richtung des Lagerabschnitts ein Dichtelement ausgebildet.
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Vorteilhaft ist das Deckelement zur Wasserkühlung ausgebildet, so dass zusätzlich zur Luftkühlung eine Wasserkühlung des Elektromotors bereitgestellt werden kann.
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Auf vorteilhafte Weise kann der Lagerabschnitt zur Realisierung des Kühlmittelkanals genutzt werden, wenn der Kühlmittelkanal zumindest teilweise im Lagerabschnitt ausgebildet ist. Dies birgt insbesondere den Vorteil bei einer Anordnung des Elektromotors zwischen dem Frischluftführungsabschnitt und dem Lagerabschnitt, dass die Einleitung des Kühlmittels auf der vom Verdichterrad abgewandten Seite des Elektromotors in diesen auf einfache Weise herbeigeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Kühlmittelkanal einen Kühlmittelkanaleintritt im Lagerabschnitt oder in einem Gehäuse, welches den Elektromotor zumindest teilweise bedeckend ausgeführt ist, auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Kühlmittelkanal zumindest teilweise im Stator ausgebildet.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat mit einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader, wobei der elektrisch unterstützte Abgasturbolader gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, und wobei zur Herbeiführung eines ersten Kühlweges eine Entnahmestelle des Kühlmittels stromab des Verdichterrades und stromauf eines Ladeluftkühlers des Antriebsaggregates und/oder zur Herbeiführung eines zweiten Kühlweges stromab dem Ladeluftkühler und stromauf des Antriebsaggregates ausgebildet ist. Ein Vorteil der Entnahmestelle hinter dem Ladeluftkühler ist die kältere Luft, die für einen besseren Wärmeabfuhr im Rotor-Luftspalt sorgt.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsaggregates ist eine Koppelstelle des ersten Kühlwegs mit dem zweiten Kühlweg ausgebildet. Somit kann in Abhängigkeit eines Kühlbedarfs des Elektromotors eine Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels realisiert werden, welche einen Wert zwischen einem Wert der Kühlmitteltemperatur stromauf des Ladeluftkühlers und einem Wert der Kühlmitteltemperatur stromab des Ladeluftkühlers aufweist. Vorteilhaft könnte der Wert geregelt eingestellt werden.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren für einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader, wobei der elektrisch unterstützte Abgasturbolader einen Frischluftführungsabschnitt, einen Abgasführungsabschnitt und einen Lagerabschnitt aufweist, und ein Laufzeug besitzt, welches eine Welle und ein drehfest mit der Welle verbundenes Verdichterrad sowie ein drehfest mit der Welle verbundenes Turbinenrad aufweist, wobei das Verdichterrad drehbar im Frischluftführungsabschnitt und das Turbinenrad drehbar im Abgasführungsabschnitt aufgenommen sind, und wobei die Welle im Lagerabschnitt drehbar gelagert ist, und mit einem Elektromotor, umfassend zumindest einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor zum Antreiben der Welle in Wirkverbindung mit der Welle angeordnet ist, wobei erfindungsgemäß stromab des Verdichterrades Kühlmittel in Form von im Frischluftführungsabschnitt verdichteter Frischluft mit einem Ladedruck an einer vom Verdichterrad abgewandt ausgebildeten Seite des Elektromotors diesem zugeführt wird, wobei mit Hilfe einer Zwangsführung das Kühlmittel zwischen dem Rotor und dem Stator geführt und dem Verdichterrad stromab und/oder stromauf zugeführt wird. Der Vorteil ist in einer Reduzierung der thermischen Belastung des integrierten Elektromotors während des aktiven und passiven Betriebs zu sehen und dadurch sowohl eine Bauteilschonung im passiven als auch eine längere Nutzungsdauer der abgegebenen elektrischen Leistung im aktiven Betrieb zu ermöglichen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Zwangsführung zumindest teilweise aus einem Druckgefälle gebildet, wobei das Druckgefälle den Ladedruck und einen im Frischluftführungsabschnitt stromauf des Verdichterrades ausgebildeten Eintrittsdruck umfasst, wobei der Ladedruck größer oder höchstens gleich einem Eintrittsdruck im Frischluftführungsabschnitt stromauf des Verdichterrades ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Zwangsführung einen Kühlmittelkanal, wobei der Kühlmittelkanal zur Einströmung des Kühlmittels einen Kühlmittelkanaleintritt im Lagerabschnitt und/oder in einem Gehäuse, welches den Elektromotor zumindest teilweise bedeckend ausgeführt ist, aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader gemäß der Erfindung,
- 2 in einem Längsschnittausschnitt einen erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturbolader in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 in einer perspektivischen Darstellung einen Lagerabschnitt des elektrisch unterstützten Abgasturboladers gem. 2,
- 4 in einem Längsschnittausschnitt den erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturbolader in einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 5 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des elektrisch unterstützten Abgasturboladers gem. 4.
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Ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat 1, welches im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel und zweiten Ausführungsbeispiel in Form einer Verbrennungskraftmaschine 1 ausgeführt ist, ist mit einem erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturbolader 2 wie in 1 abgebildet ausgestattet. Die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst vier Zylinder 3, einen Abgastrakt 4 und einen Ansaugstrang 5, wobei über den Abgastrakt 4 ein in der Verbrennungskraftmaschine 1 verbranntes Kraftstoff-Luftgemisch in Form von Abgas an eine Umgebung 6 weitergegeben wird. Selbstredend ist da Anzahl der Zylinder 3 veränderbar. Der Ansaugstrang 5 dient einer Zufuhr von Frischluft der Verbrennungskraftmaschine 1. Das Antriebsaggregat 1 könnte auch in Form einer Brennstoffzelle ausgeführt sein.
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Der erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Abgasturbolader 2 weist einen durchströmbaren Frischluftführungsabschnitt 7 positioniert in dem Ansaugstrang 5 der Verbrennungskraftmaschine 1 und einen durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 8, welcher im Abgastrakt 4 der Verbrennungskraftmaschine 1 angeordnet ist, auf. Stromab des Abgasführungsabschnitts 8 ist eine Abgasreinigungseinheit 9 im Abgastrakt 4 ausgebildet.
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Zwischen dem Frischluftführungsabschnitt 7 und dem Abgasführungsabschnitt 8 ist ein Lagerabschnitt 10 des elektrisch unterstützten Abgasturboladers 2 angeordnet, welcher einer drehbaren Lagerung einer Welle 11 eines Laufzeugs 12 des elektrisch unterstützten Abgasturboladers 2 dient. Das Laufzeug 12 umfasst die Welle 11 und ein mit der Welle 11 drehfest verbundenes, im Frischluftführungsabschnitt 7 angeordnetes Verdichterrad 13 sowie ein mit der Welle 11 drehfest verbundenes, im Abgasführungsabschnitt 8 angeordnetes Turbinenrad 14.
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Der Frischluftführungsabschnitt 7 ist im Ansaugstrang 5 stromauf einer Drosselklappe 15 positioniert, wobei zwischen dem Frischluftführungsabschnitt 7 und der Drosselklappe 15 ein Ladeluftkühler 16 zum Kühlen der vom Abgasturbolader 2 verdichteten Ladeluft vorgesehen ist. Stromauf des Frischluftführungsabschnitts 7 ist im Ansaugstrang 5 ein Luftfilter 17 angeordnet.
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Der Abgasführungsabschnitt 8 ist mit einem Umgehungskanal 18 zur Umgehung des Turbinenrades 14 ausgeführt, welcher insbesondere in einem oberen Last- und/oder Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine 1 geöffnet wird, damit Abgas am Turbinenrad 14 vorbei geleitet werden kann. Das heißt, der Abgasturbolader 2 des Standes der Technik ist gemäß einem so genannten Wastegate-Lader ausgeführt. Ebenso könnte der Abgasführungsabschnitt 8 auch zur Aufnahme eines so genannten verstellbaren Leitapparates ausgeführt sein, welcher das Turbinenrad 14 umfassend angeordnete verstellbare Leitschaufeln besitzt.
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Damit in sämtlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine 1 eine gewünschte Ladeluftfüllung erzielt werden kann, ist der Abgasturbolader 2 als elektrisch unterstützter Abgasturbolader 2 ausgebildet, wobei ein Elektromotor 19 die Welle 11 antreibt. Der Elektromotor 19 kann auch zur Einspeisung von Energie in eine Energiequelle 20, bspw. eine Kraftfahrzeugbatterie ausgeführt sein.
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Im Betrieb des Elektromotors 19 ergibt sich aufgrund der elektromagnetischen Kräfte zwischen einem Stator 21 und einem Rotor 22 ein Anstieg einer Temperatur des Elektromotors 19, wobei aufgrund von Wärmeübertragung dem Elektromotor 19 benachbarte Bauteile, wie insbesondere der Lagerabschnitt 10 ebenfalls einen Temperaturanstieg aufweisen. Problematisch ist, dass im Lagerabschnitt 10 Schmiermittel geführt ist, welches einer geschmierten Lagerung der Welle 11 dient. Eine Erwärmung des Schmiermittels kann jedoch zu Schäden bis hin zu einem Versagen des Abgasturboladers 2 führen. Daher ist eine Kühlung des Elektromotors 19 vorzusehen.
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Die Erfindung beruht grundsätzlich auf einer Luftkühlung des Elektromotos 19, wobei mit Hilfe des Abgasturboladers 2 verdichtete Luft zwischen den Stator 21 und den Rotor 22 geleitet wird und dem Frischluftführungsabschnitt 7 stromauf eines Diffusors 27 des Frischluftführungsabschnitts 7 wieder zugeführt wird. Das heißt mit anderen Worten, es ist ein Kühlkreislauf zwischen dem Frischluftführungsabschnitt 7 und dem Elektromotor 19 ausgebildet, wobei zur Kühlung als Kühlmittel verdichtete Luft eingesetzt ist.
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Der erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Abgasturbolader 2 weist den Elektromotor 19 zwischen dem Lagerabschnitt 10 und dem Frischluftführungsabschnitt 7 angeordnet auf, wobei zwischen dem Frischluftführungsabschnitt 7 und dem Elektromotor 19 ein Deckelement 25 ausgebildet ist, welches insbesondere einen Radrücken 26 des Verdichterrades 13 gegenüber dem Elektromotor 19 bedeckend angeordnet ist. Das Deckelement 25 weist den weiteren Vorteil auf, dass mit seiner Hilfe ein Diffusor 27 des Frischluftführungsabschnitts 7 und ein Spiralkanal 28 des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 2 auf kostengünstige Weise hergestellt werden können. In 1 ist das erfindungsgemäße Antriebsaggregat 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer durchgezogenen Linie illustriert, wobei die durchgezogene Linie einen ersten Kühlweg 23 des Kühlmittels abbildet, wobei an einer Entnahmestelle 29, welche stromauf des Ladeluftkühlers 16 und stromab des Verdichterrades 13 ausgebildet ist, das Kühlmittel entnommen und dem Elektromotor 19 zugeführt wird.
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Die Entnahmestelle 29 kann im Falle des ersten Kühlwegs 23 unmittelbar im Frischluftführungsabschnitt 7 ausgebildet sein. Im Falle des zweiten Kühlwegs 24 ist die Entnahmestelle 29 in einem Rohrabschnitt 30 des Ansaugstrangs 5, welcher zwischen dem Ladeluftkühler 16 und der Drosselklappe 15 angeordnet ist, ausgeführt.
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Das über den zweiten Kühlweg 24 entnommene Kühlmittel weist eine geringere Kühlmitteltemperatur auf als das über den ersten Kühlweg 23 entnommene Kühlmittel und besitzt somit eine höhere Kühlwirkung.
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In den 2 und 3 ist der erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Abgasturbolader 2 bzw. der Lagerabschnitt 10 des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers 2 in einem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet. Die Welle 11 ist im Lagerabschnitt 10 drehbar mit Hilfe eines Wälzlagers 31 gelagert. Ebenso könnte auch ein Gleitlager oder ein Luftlager ausgebildet sein.
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Der Rotor 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drehfest mit der Welle 11 verbunden, bspw. durch aufschrumpfen, d.h. mit anderen Worten er steht in Wirkverbindung mit der Welle 11 und ist diese umfassend angeordnet. Im Betrieb des Elektromotors 19 wird der Rotor 22 aufgrund von zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 ausgebildeten Magnetfeldern zur Rotation gezwungen und infolge der Wirkverbindung zwischen dem Rotor 22 und der Welle 11 wird ebenfalls die Welle 11 rotierend um ihre Längsachse 32 bewegt.
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Zur Kühlung des Elektromotors 19 weist der elektrisch unterstützte Abgasturbolader 2 einen Kühlmittelkanal 33 auf, wobei der Kühlmittelkanal 33 zur Durchströmung mit Kühlmittel 34 ausgebildet ist. Das Kühlmittel 34 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stromab des Verdichterrades 13 im Frischluftführungsabschnitt 7 komprimierte oder mit anderen Worten verdichtete Luft, die stromab des Verdichterrades 13 ab der Entnahmestelle 29 entnommen wird und stromauf des Verdichterrades 13 diesem zugeführt wird.
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Der Kühlmittelkanal 33, welcher zumindest teilweise in Form von Spalten 37 zwischen Bauteilen des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers 2 ausgebildet ist, ist zur Führung des Kühlmittels 34 von einer dem Verdichterrad 13 abgewandt ausgebildeten Seite 35 des Elektromotors 19 zu einer dem Verdichterrad 13 zugewandt ausgebildeten Seite 36 des Elektromotors 19 ausgebildet, wobei die Führung des Kühlmittels 34 von der einen Seite 35 zur anderen Seite 36 durch den Kühlmittelkanal 33, welcher in diesem Bereich in Form des Spaltes, insbesondere eines Bewegungsspaltes zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 ausgebildet ist, unter einer Zwangsführung realisiert wird.
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Die Zwangsführung umfasst zumindest oder ausschließlich einen Druckunterschied zwischen einem stromab des Verdichterrades 13 ausgebildeten Ladedruck und einem stromauf des Verdichterrades 13 im Frischluftführungsabschnitt 7 ausgebildeten Eintrittsdruck. Zur erfolgreichen Zwangsführung ist der Ladedruck größer oder höchstens gleich einem Eintrittsdruck.
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Das Kühlmittel 34 wird vorteilhaft unmittelbar an Laufradschaufelaustrittskanten 44 des Verdichterrades 13 diesem wieder zugeführt. ebenso könnte im Deckelement 25 auch ein Strömungsabschnitt des Kühlmittelkanals 33 ausgebildet sein, dies würde jedoch Bearbeitungskosten hervorrufen, welche aufgrund der Zwangsführung vermieden werden können.
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Zur verbesserten Zwangsführung ist zwischen dem Deckelement 25 und dem Stator 21 ein Dichtelement 38 angeordnet, welches nahe einer den Rotor 22 aufnehmenden Statoröffnung 39 angeordnet ist. Somit kann sichergestellt werden, dass das Kühlmittel 34 zumindest überwiegend wieder dem Verdichterrad 13 zugeführt wird.
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In 3, in welcher in einer perspektivischen Ansicht der Lagerabschnitt 10 des erfindungsgemäßen elektrisch unterstützten Abgasturboladers 2 abgebildet ist, ist der Kühlmittelkanal 33 illustriert. Ein Kühlmittelkanaleintritt 40 des Kühlmittelkanals 33 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Lagerabschnitt 10 ausgebildet. Der Kühlmittelkanaleintritt 40 ist obenliegend angeordnet, wobei auf einfache Weise eine Rohr- oder Schlauchverbindung des ersten Kühlwegs 23 oder des zweiten Kühlwegs 24 zwischen dem Frischluftführungsabschnitt 7 oder ausgehend vom Frischluftführungsabschnitt 7 und dem Lagerabschnitt 10 realisiert werden kann. Der erfindungsgemäße elektrisch unterstützte Abgasturbolader 2 ist im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 ausgeführt. Es weist der Kühlmittelkanal 33 den Kühlmittelkanaleintritt 40 an einer Gehäusewandung 41 eines Gehäuses 42, welches den Elektromotor 19 zumindest teilweise gegenüber der Umgebung 6 bedeckend ausgeführt ist, auf. Ebenso könnte das Gehäuse 42 auch ein Gehäuse des Elektromotors 19 sein.
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Ausgehend von dem Kühlmittelkanaleintritt 40 wird das Kühlmittel 34 über zumindest eine Rohrleitung 43 am Stator 21 entlang zwangsgeführt, wobei die Rohrleitung 43 am zwischen dem Rotor 22 und dem Stator 21 ausgebildeten Spalt 37 endet und das Kühlmittel zwangsgeführt wird. Es kann die Rohrleitung 43 auch zumindest teilweise im Stator 21 ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist das Deckelement 25 zur Wasserkühlung ausgebildet, wobei die Wasserkühlung und die Luftkühlung vollständig getrennt sind. Hierzu weist das Deckelement 25 einen Wasserführungskanal 45 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Elektrisch unterstützter Abgasturbolader
- 3
- Zylinder
- 4
- Abgastrakt
- 5
- Ansaugstrang
- 6
- Umgebung
- 7
- Frischluftführungsabschnitt
- 8
- Abgasführungsabschnitt
- 9
- Abgasreinigungseinheit
- 10
- Lagerabschnitt
- 11
- Welle
- 12
- Laufzeug
- 13
- Verdichterrad
- 14
- Turbinenrad
- 15
- Drosselklappe
- 16
- Ladeluftkühler
- 17
- Luftfilter
- 18
- Umgehungskanal
- 19
- Elektromotor
- 20
- Energiequelle
- 21
- Stator
- 22
- Rotor
- 23
- Erster Kühlweg
- 24
- Zweiter Kühlweg
- 25
- Deckelement
- 26
- Radrücken
- 27
- Diffusor
- 28
- Spiralkanal
- 29
- Entnahmestelle
- 30
- Rohrabschnitt
- 31
- Wälzlager
- 32
- Längsachse
- 33
- Kühlmittelkanal
- 34
- Kühlmittel
- 35
- Vom Verdichterrad abgewandt ausgebildete Seite
- 36
- Dem Verdichterrad zugewandt ausgebildete Seite
- 37
- Spalt
- 38
- Dichtelement
- 39
- Statoröffnung
- 40
- Kühlmittelkanaleintritt
- 41
- Gehäusewandung
- 42
- Gehäuse
- 43
- Rohrleitung
- 44
- Laufradschaufelaustrittskante
- 45
- Wasserführungskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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