DE2344023C2 - Charge air cooling of an exhaust gas-charged internal combustion engine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeluftkühlung einer abgasturbogeladenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a charge air cooling of an exhaust gas-charged internal combustion engine according to the Generic term of the claim.

Aus der US-PS 31 43 103 ist bereits eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader bekannt, der zwei Kompressorstufen aufweist, von denen die erste zweistufig ist. Der Auslaß der ersten Kompressorstufe ist vom Auslaß der zweiten Kompressorstufe getrennt und über einen ersten Strömungsweg eines Wärmetauschers mit dem Lufteinlaßsystem der Brennkraftmaschine verbunden. Die zweite Kompressorstufe ist mit der Atmosphäre und mit einem zweiten Strömungsweg des Wärmetauschers verbunden. Dieser zweite Strömungsweg steht zur Kühlung des Luftstroms der ersten Kompressorstufe mit dem ersten Strömungsweg in Wärmeaustausch. Der zweite Strömungsweg ist außerdem mit der Atmosphäre verbunden.From US-PS 31 43 103 is already an internal combustion engine known with a turbocharger which has two compressor stages, the first of which is two-stage. The outlet of the first compressor stage is separated from the outlet of the second compressor stage and via a first flow path of a heat exchanger to the air intake system of the internal combustion engine tied together. The second compressor stage is with the atmosphere and with a second flow path of the Heat exchanger connected. This second flow path is used to cool the air flow of the first Compressor stage with the first flow path in heat exchange. The second flow path is also connected to the atmosphere.

Die in der zweiten iCompressorstufe komprimierte Luft wird über den zweiten Strömungsweg des Wärmetauschers als Kühlluft für die Kühlung der über den anderen Strömungsweg dem Lufteinlaß der Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft benutzt. Diese Kühlluft ist jedoch durch die Kompression in der zweiten Kompressorstufe bereits bis zu einem nicht unbeträchtlichen Grad erwärmt, so daß die Kühlungsbedingungen ungünstig sind.The compressed in the second iCompressor stage Air is used through the second flow path of the heat exchanger as cooling air for cooling the over the other flow path used the air inlet of the internal combustion engine supplied charge air. However, this cooling air is already up to one not due to the compression in the second compressor stage heated insignificant degree, so that the cooling conditions are unfavorable.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Ladeluftkühlung der eingangs genannten Art wirkungsvoller zu gestalten. Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs genannten Merkmalen.The object on which the invention is based is therefore to improve the charge air cooling of the initially introduced to make the said type more effective. This problem is solved with the characteristics of the claim mentioned features.

Die erfindungsgemäße Ladeluftkühlung hat den Vorteil, daß aufgrund der Kühlluftführung eine merkliche Temperaturerniedrigung der Ladeluft verglichen mit der bekannten Anordnung erreicht wird, da dem Wärmetauscher unmittelbar Umgebungsluft zugeführt wird, die erst nach Durchströmen des Wärmetauschers komprimiert wird, also noch nicht vorerhitzt ist. Da somit Kühlluft mit der niedrigst möglichen Temperatur zur Kühlung eingesetzt wird, lassen sich Wärmetauscher mit platzsparender Bauweise einsetzen.The charge air cooling according to the invention has the advantage that due to the cooling air flow a noticeable Lowering the temperature of the charge air compared with the known arrangement is achieved because the Ambient air is supplied directly to the heat exchanger, which only occurs after flowing through the heat exchanger is compressed, i.e. not yet preheated. Because there is cooling air at the lowest possible temperature is used for cooling, heat exchangers with a space-saving design can be used.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. It shows

F i g. 1 schematisch die Ladeluftkühlung einer abgasturbogetriebenen Brennkraftmaschine undF i g. 1 schematically shows the charge air cooling of an exhaust gas turbine Internal combustion engine and

F i g. 2 im Längsschnitt eine Einzelheit der Ladeluftkühlung von Fig. 1.F i g. 2 in longitudinal section a detail of the charge air cooling from FIG. 1.

Die in F i g. 1 gezeigte Brennkraftmaschine 81 wird über einen Verteiler 82 mit von einem Kompressor 38 eines Turboladers 19 verdichteter Luft gespeist, die in einem zwischen dem Kompressor 38 und dem Verteiler 82 angeordneten Wärmetauscher 84 rückgekühh s worden ist Die in einem Sammler 83 gesammelten heißen Abgase werden dem radialen Einlaß 18 des Turboladers 19 zugeführt wo die expandierenden Guse eine Turbine antreiben und aus dem Turbolader 19 axial austreten, was in F i g. 1 durch die beiden parallelenThe in F i g. The internal combustion engine 81 shown in FIG. 1 is supplied by a compressor 38 via a distributor 82 a turbocharger 19 fed compressed air, which is in a between the compressor 38 and the manifold 82 arranged heat exchanger 84 has been re-cooled. The collected in a collector 83 hot exhaust gases are fed to the radial inlet 18 of the turbocharger 19 where the expanding guse drive a turbine and exit axially from the turbocharger 19, which is shown in FIG. 1 through the two parallel

ίο Pfeile veranschaulicht ist Die Turbine sitzt auf einer Welle 14, die die Nabe 52 eines Radialverdichters 48 trägt dem in Einlaufrichtung ein ebenfalls auf der Nabe 52 sitzender Vorläufer 47 vorgeschaltet ist dessen Schaufeln mit einem Abschnitt 47a über die des Radialverdichters 48 vorstehen.ίο is illustrated by arrows The turbine sits on one Shaft 14, which carries the hub 52 of a centrifugal compressor 48, is also on the hub in the inlet direction 52 seated forerunner 47 is connected upstream of which its blades with a section 47a over those of the Radial compressor 48 protrude.

Der Radialverdichter 48 mit dem Vorläufer 47 ist von einem zweiflutigen Gehäuse 38 mit einer Kammer 41 und einer Kammer 42 umschlossen, die von einer gekrümmten Trennwand 39 getrennt sind, deren radial innen liegendes Ende fluchtend zu der Auslaßöffnung 63b eines zylindrischen inneren Kanals 62 ausgerichtet ist wobei zwischen dem radial innen liegenden Ende der Wand 39 und der Auslaßöffnung 636 der Vorläufer 47 angeordnet ist, dessen äußere Schaufelabschnitte 47a den zur Kammer 41 führenden Kanal speisen, während seine radial innerhalb des Endes liegenden Schaufelabschnitte mit dem Radialverdichter 48 zusammenwirken, der in die Kammer 42 fördert, welche einen tangentialen Auslaß 44 aufweist, der die verdichtete Luft in den Wärmetauscher 84 fördertThe radial compressor 48 with the precursor 47 is enclosed by a double-flow housing 38 with a chamber 41 and a chamber 42, which are separated by a curved partition wall 39, the radially inner end of which is aligned with the outlet opening 63b of a cylindrical inner channel 62 wherein Between the radially inner end of the wall 39 and the outlet opening 636, the precursor 47 is arranged, the outer blade sections 47a of which feed the duct leading to the chamber 41, while its radially inner blade sections cooperate with the radial compressor 48 which enters the chamber 42 promotes, which has a tangential outlet 44 which conveys the compressed air into the heat exchanger 84

Der zylindrische innere Kanal 62 sitzt in einem Einlaßgehäuse 61 und hat einen sich von seiner Einlaßöffnung 63a aus konisch verjüngenden Einlaß 63 für die Ladeluft. Das Gehäuse 38 des Kompressors hat einen axialen Ringansatz 58, der zwischen einem am Einlaßgehäuse 61 gehaltenen Außenring 68 und einem Innenring 69 fixiert ist, der seinerseits über Stützen 71 den zylindrischen inneren Kanal 62 lagefixiert hält. Das Einlaßgehäuse 61 hat ein insgesamt rechteckiges Außengehäuse 64 mit einem zylindrischen Einlaß 66 und einem Boden 67, wobei die Achse des zylindrischen Einlasses 66 quer zur Achse des zylindrischen Kanals 62 verläuft. Das Einlaßgehäuse 61 steht über den vom Innenring 69 und der Außenwand des zylindrischen Kanals 62 gebildeten Ringraum mit einem daran angrenzenden ringförmigen Einlaßkanal 72 in Verbindung, der auf einer Seite von der Wand der Kammer 41 des Gehäuses 38 und der Außenseite des zylindrischen Kanals 62 gebildet wird, wobei der AußendurchmesserThe cylindrical inner channel 62 sits in an inlet housing 61 and has one up from it Inlet opening 63a from tapered inlet 63 for the charge air. The housing 38 of the compressor has an axial ring shoulder 58, which is held between an outer ring 68 held on the inlet housing 61 and a Inner ring 69 is fixed, which in turn holds the cylindrical inner channel 62 in a fixed position via supports 71. That Inlet housing 61 has a generally rectangular outer housing 64 with a cylindrical inlet 66 and a bottom 67, the axis of the cylindrical inlet 66 being transverse to the axis of the cylindrical channel 62 runs. The inlet housing 61 protrudes from the inner ring 69 and the outer wall of the cylindrical Channel 62 formed annular space with an adjoining annular inlet channel 72 in connection, the one on one side of the wall of the chamber 41 of the housing 38 and the outside of the cylindrical Channel 62 is formed, the outer diameter

so des ringförmigen Einlaßkanals 72 im wesentlichen dem Außendurchmesser der radial außenliegenden Schaufelabschnitte 47a des Vorläufers 47 entspricht. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der zylindrische Einlaß 66 mit dem Wärmetauscher 84 verbunden.so of the annular inlet channel 72 essentially the outer diameter of the radially outer blade sections 47a of the precursor 47 corresponds. As can be seen from Fig. 1, the cylindrical inlet 66 is with the heat exchanger 84 connected.

Aus der Atmosphäre durch den Wärmetauscher 84 angesaugte Kühlluft wird durch den zylindrischen Einlaß 66 des Außengehäuses 64 und von dort in den ringförmigen Einlaßkanal 72 transportiert, wo sie von den äußeren Schaufelabschnitten 47a des Vorläufers 47 in die Kammer 41 des Gehäuses 38 gefördert und von dort durch den Auslaß 43 an die Atmosphäre abgegeben wird.Cooling air drawn in from the atmosphere through the heat exchanger 84 is passed through the cylindrical Inlet 66 of the outer housing 64 and transported from there into the annular inlet channel 72, where they are from the outer vane sections 47a of the precursor 47 conveyed into the chamber 41 of the housing 38 and from there is released through the outlet 43 to the atmosphere.

Gleichzeitig wird durch die Einlaßöffnung 63a aus der Atmosphäre angesaugte Luft über den zylindrischen Kanal 62 den innen liegenden Schaufelabschnitten des Vorläufers 47 und dem Radialverdichter 48 zugeführt, von wo aus die beim Verdichten erwärmte Luft über die Kammer 42 und den Auslaß 44 zum Wärmetauscher 84At the same time, air sucked in from the atmosphere through the inlet port 63a is via the cylindrical Channel 62 is fed to the inner blade sections of the precursor 47 and the centrifugal compressor 48, from where the air heated during compression via the chamber 42 and the outlet 44 to the heat exchanger 84

geführt wird, wo sie durch die zum zylindrischen Einlaß 66 des Einlaßgehäuses 61 strömende, von der Atmosphäre angesaugte Luft, gekühlt und dem Verteiler 82 der Brennkraftmaschine 81 mit entsprechend reduzierter Temperatur zugeführt wird.where it is passed through to the cylindrical inlet 66 of the inlet housing 61, air drawn in from the atmosphere, cooled and the manifold 82 the internal combustion engine 81 is supplied with a correspondingly reduced temperature.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Ladeluftkühlung einer abgasturbogeladenen Brennkraftmaschine, bei der der Laderteil des Turboladers aus einem Radialverdichter mit axial durchströmten Vorläufer und einem zweiflutigen Gehäuse gebildet ist, wobei der vom Vorläufer geförderte Luftstrom in einem Wärmetauscher in Wärmetausch mit dem vom Radialverdichter geförderten Luftstrom steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorläufer (47) Kühlluft für den Wärmetauscher (84) durch einen vom Einlaß (63) für Ladeluft getrennten Einlaß (66) ansaugt und anschließend über einen Auslaß (43) in die Atmosphäre entläßtCharge air cooling of an exhaust gas-charged internal combustion engine, in which the charger part of the Turbocharger from a centrifugal compressor with an axially flowed through-flow forerunner and a double-flow Housing is formed, the air flow conveyed by the precursor in a heat exchanger in Heat exchange with the air flow conveyed by the centrifugal compressor is, characterized in that that the precursor (47) cooling air for the heat exchanger (84) through one of the inlet (63) for Sucks in charge air separate inlet (66) and then via an outlet (43) into the Atmosphere discharges