DE2441354B2 - Aufgeladene dieselbrennkraftmaschine mit zweistufiger aufladung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Dieselbrennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung mit der Hilfe von in Serie geschalteten Turboladegruppen, von denen jede ein besonderes Gehäuse aufweist, in welchem sich ein Ladegebläse und eine Abgasturbine befinden.

Bei aufgeladenen Dieselbrennkrattmaschinen dieser Art war es bisher üblich, die Abgasturbinen und die Ladegebläse miteinander durch längere Leitungen zu verbinden. Außer dem verhältnismäßig großen Raumbedarf entstanden dabei auf der Turbinenseite nicht vernachlässigbare Wärmeverluste, und zwar auch bei guter isolierung der Leitungen. Wegen des ungleichmäßigen Druckverlaufes des Abgases in der Verbindungsleitung entstanden dabei auch mechanische Schwingungen der Verbindungsleitung, die sich auf die Turbolader übertrugen und diese zu Schwingungen anregten. Dadurch wurden die Lager und die Befestigung der Turboladegruppen gefährdet.

Die Erfindung hat die Schaffung einer Dieselbrennkraftmaschine der erwähnten Art zum Ziel, bei welcher diese Nachteile vermieden werden und auf Vcrbindungsleitungen zwischen den beiden Abgasturbinen verzichtet werden kann, so daß die Wärmeverluste und auch die Gefahr von Schwingungen vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Ziel wird dadurch erreicht, daß die Turboladegruppen mit ihren Achsen parallel zueinander und seitlich versetzt angeordnet sind, wobei die Gasströme in den beiden Turboladegruppen in entgegengesetzten axialen Richtungen verlaufen, und daß die Turboladegruppen mit ihren Abgasturbinen derart angeordnet sind, daß sich die Ausgangsöffnung des Gehäuses einer Abgasturbine im Bereich der Eingangsöffnung des Gehäuses der Abgasturbine der zweiten Turboladegruppe und koaxial zu dieser befindet, wobei beide unter Vermeidung einer Verbindungsleitung durch einen Dilatations-Kompensator miteinander verbunden sind.

Durch diese Maßnahme wird ein kompakter Zusammenbau der beiden Turboladegruppen erreicht, wobei für die Abgase von der einen Abgasturbine zur anderen ein minimaler Weg besteht. Dadurch werden Wärmeveriuste und auch Strömungsveriuste wesentlich verlaindert Außerdem werden die zwischen beiden Abfcasturbinen entstehenden pulsierenden Gaskräfte auf kürzestem Weg durch die gemeinsame Unterlage der beiden Turboladegruppen kurzgeschlossen, so daß keine Gefahr bezüglich einer Übertragung dieser Kräfte in eine weitere Umgebung entsteht.

Aus der DT-PS 22 33 970 ist eine Dieselbrennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung bekannt, bei welcher zwei Turboladegruppen koaxial derart angeordnet sind, daß sich der Ausgang der Abgasturbine der ersten Turboladegruppe direkt am Eingang der Abgasturbine der zweiten Turboladegruppe befindet. Die Strömungen der Abgase verlaufen dabei in beiden Turboladegruppen in der gleichen Richtung, die Luftströme hingegen in Gegenrichtung. Diese Bauweise hat hauptsächlich den Nachteil, daß bei ihr nicht handelsübliche Turbolader verwendet werden können. abgesehen von Schwierigkeiten mit der Zugänglichkeit der einzelnen Teile der Turboladegruppen sowie bezüglich der Kühlung der Lager der beiden Abgastur binen.

Dabei können die beiden miteinander verbundenen Turboladegruppen auf einem besonderen gemeinsamen Rahmen befestigt sein. Dadurch wird eine Montageeinheit erhalten, welche von der Dieselbrennkraftmaschine getrennt zusammengbaut und dann auf dieser als Einheit montiert werden kann. Durch eine gemeinsame Demontage können Reparaturarbeiten vereinfach werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Diestlbrennkraftmaschine mit den Turboladegruppen.

F i g. 2 eine Ansicht einer aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschine in aixaler Richtung mit der Darstellung der Anordnung einer Serienschaltung von Turboladegruppen,

F i g. 3 einen Teilgrundriß zur F i g. 2 und

Fig.4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 3.

Die F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer Dieselbrennkraftmaschine, bei welcher die vorliegende Erfindung Anwendung findet. Die Maschine enthält Zylinder 1, an welche ein gemeinsamer Luftaufnehmer 2 und ein ebenfalls gemeinsamer Abgasaufnehmer 3 angeschlossen sind. An den Abgasaufnehmer ist die Turbine 4 einer ersten Turboladegruppe Ti angeschlossen. Aus der Turbine 4 gelangen die teilweise entspannten Abgase in eine Turbine 5 einer zweiten Turboladegruppe Tl. Die Ladegebläse 6 und 7 der Turboladegruppen Tt,T2 sind unter Zwischenschaltung eines Zwi&chenkühlers 8 in Serie geschaltet. Die aus dem Ladegebläse 6 der Ladegruppe Π austretende Druckluft wird noch in einem Kühler 10 gekühlt, bevor sie in den Luftaufnehmer 2 gelangt.

Bei einer aufgeladenen Dieselbrennkraftmaschine nach der F i g. 1 besteht eine sogenannte Stau-Stau-Aufladung. Gegenüber einer einzigen Turboladegruppe mit einer zweistufigen Turbine und einem zweistufigen Ladekompressor hat die Anordnung nach der F i g. 1 den Vorteil, daß sich die Drehzahl der beiden Gruppen 7" I und Tl unabhängig voneinander besser an die Bedürfnisse der einzelnen Lastbereich anpassen kön-

nea Außerdem besteht die Möglichkeit einer Zwischenkühlung durch den Kühler 8, die bei einem zweistufigen Ladegebläse schwer erreichbar wäre.

In der Fig. 2 ist eine große Dieselbrennkraftmaschine J J, z. B. eine Schiffs-Dieselbrennkr^itmaschine, in der Pachtung der Kurbelwellenachse betrachtet, dargestellt Die Maschine ist mit dem bereits in der F i g. 1 dargestellten Luftaufnehmer 2 und dem Abgasawnehmer 3 versehen. Ober dem Abgasaufnehmer 3 befindet sich ein am Gehäuse der Maschine befestigter Träger 12, auf weichem ein Rahmen 13 angeordnet ist. Der Rahmen 13, der im Grundriß in der F i g. 3 dargestellt ist, dient zur Befestigung der Turboladegruppen Tl und TZ Wie aus den Fig.2 und 4 hervorgeht, sind die Turboladegruppen Tl und T2 mit ihren Abgasturbinen derart angeordnet, daß sich die Ausgangsöffnung 14 des Geiiäuses 15 der Abgasturbine der Turboladegruppe Tl in einem kleinen Abstand von der Einjangsöffnung 16 des Gehäuses 17 der Abgasturbine der Turboladegruppe T2 befindet. Zwischen den Öffnungen 14 und 16 befindet sich ein Dilatations-Kompensator 18.

Auf diese Weise sind die Gehäuse 15 und 17 der Abgasturbinen derart nahe aneinander angeordnet, daß auf eine Verbindungsleitung zwischen beiden verzichtet werden kann. Dadurch entfallen die in einer Verbindungsleitung entstehenden Wärme- und Strömungsverluste. Der Kompensator 18 hat dabei die Aufgabe, Deformationen durch Wärmedehnungen aufzunehmen und eine starre Befestigung der beiden Turboladegruppen am Rahmen 13 zu ermöglichen. Dabei werden die zwischen den beiden Turbinengehäusen 15 und 16 entstehenden pulsierenden Gaskräfte durch den Rahmen 13 kurzgeschlossen und können sich nicht auf die Umgebung übertragen.

Wie insbesondere aus der F i g. 3 hervorgeht, sind die Turboladegruppen mit ihren Achsen A parallel zueinander angeordnet, wobei die Gasströme in den beiden Turboladegruppen in entgegengesetzten axialen Richtungen verlaufen. So sind in der Fig.3 die Richtungen der beiden Abgasströme in den Turbinen mit Pfeilen G bezeichnet, die Richtungen der Luftströme in den Gebläsen mit /- Durch diese entgegengesetzte Anordnung der beiden Turboladegruppen wird eine kleinstmögliche Entfernung der Anschlußflansche der Gehäuseöffnungen 14 und 16 erreicht, da sich die Gehäuse 23 utid 24 der beiden Ladegebläse auf verschiedenen Seiten von den miteinander verbundenen Turbinengehäusen 15 und 17 befinden. Die Gehäuse der Ladegebläse sind Teile der Turboladegruppen, die in der Regel den größten Durchmesser haben. Außerdem wird dadurch noch die Führung der Luftleitungen 40,41,42 zwischen den Ladegebläsen 23, 24 und den Kühlern 8, 10 erleichtert.

Die Fig.4 zeigt in größerem Maßstab den Schnitt IV-IV aus der Fig.3. Wie aus der Figur ersichtlich ist, enthält der Kompensator 18 zwei Anschlußflansche 25 und 26, die miteinander durch einen metallischen Federbalg 27 mit einer einzigen Welle 28 verbunden sind. Vorzugsweise kann dabei die axiale Dimension des Kompensators 18 um ein geringes Maß kleiner sein als die Entfernung D der Anschlußflansche 30 und 31 der Gehäuseöffnungen 14 und 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Aufgeladene Diesdbrennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung mit der Hilfe von in Sem: geschalteten Turboladegruppen, von denen jede eiti besonderes Gehäuse aufweist, in welchem sieb eiei Ladegebläse und eine Abgasturbine befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Turboladegruppen (Tl. Γ2) mit ihren Achsen £4J parallel »° zueinander und seitlich versetzt angeordnet sind, wobei die Gasströme in den beiden Turboladegruppen in entgegengesetzten axialen Richtungen verlaufen, und daß die Turboladegruppen (Tl, T2J mit ihren Abgasturbinenen derart angeordnet sind, ¹S daß sich die Ausgangsöffnung(I4)desGehäuses(15) einer Abgasturbine im Bereich der Eingangsöffnung (16) des Gehäuses (17) der Abgasturbine der zweiten Turboladegruppe (T2) und koaxial zu dieser befindet, wobei beide unter Vermeidung einer Verbindungsleitung durch einen Dilatations-Kompensator^) miteinander verbunden sind.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden miteinander verbundenen Turboladegruppen (Tl. T2) auf einem besonderen gemeinsamen Rahmen (13) befestigt sind.