WO2007107290A1 - Turboladeranordnung - Google Patents

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WO2007107290A1
WO2007107290A1 PCT/EP2007/002298 EP2007002298W WO2007107290A1 WO 2007107290 A1 WO2007107290 A1 WO 2007107290A1 EP 2007002298 W EP2007002298 W EP 2007002298W WO 2007107290 A1 WO2007107290 A1 WO 2007107290A1
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turbine
compressor
combustion engine
internal combustion
turbocharger arrangement
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PCT/EP2007/002298
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Hartmut Claus
Frank Schmitt
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Borgwarner Inc.
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a turbocharger arrangement according to the preamble of claim 1 and to an internal combustion engine according to the preamble of claim 6.
  • a generic turbocharger arrangement for register charging an internal combustion engine has two load stages arranged parallel to one another, in which the control of the turbine of the second stage is effected by an actuator arranged downstream or upstream of the second turbine, for example in the form of a control flap.
  • the guide vanes of the VTG mechanism serve to close the second turbine of the second charge stage during single-load operation.
  • the vanes of the VTG diffuser may be constructed in a conventional manner in the turbocharger assembly of the present invention and accordingly controllably open in position between a closed position and a fully open position vanes disposed between the exhaust gas outlet side and the turbine wheel of the turbine of the second charger stage are, so that can be adjusted by changing the position of the vanes in its cross section variable flow channels.
  • a registered internal combustion engine is defined, which is provided with a turbocharger assembly according to the invention.
  • the sole figure of the drawing shows a schematically greatly simplified representation of an internal combustion engine according to the invention, which is provided with a turbocharger assembly 1 according to the invention for register charging.
  • the turbocharger arrangement 1 has a first charge stage 2 which comprises a first turbine 3 which is connected via a line 24 to an exhaust manifold 23 of an internal combustion engine 17.
  • the first turbine 3 is provided with a bypass line 8 with an associated control element, for example in the form of a control valve or a control flap.
  • the turbine 3 is connected to a first compressor 4 in the usual way via a shaft in connection.
  • the compressor 4 has an inlet 13 and an outlet 26 which communicates via a line 27 and a charge air cooler 18 with the intake manifold or an intake manifold 16 of the internal combustion engine 17, which in the exemplary case as a four-cylinder engine with four cylinders 19 to 22 is formed, but in principle may be any other type of internal combustion engine.
  • the turbocharger arrangement 1 furthermore has a second charge stage 5 which comprises a second turbine 6 and a second compressor 7 connected to the second turbine 6 via a shaft, the output 10 of which is connected via a connecting line 11 and a control member 12 to the input 13 of the first compressor 4 can be brought into connection or optionally via a bypass line 14 with an associated control member 15 via the intercooler 18 with the intake manifold 16 of the Internal combustion engine 17 can be associated.
  • a second charge stage 5 which comprises a second turbine 6 and a second compressor 7 connected to the second turbine 6 via a shaft, the output 10 of which is connected via a connecting line 11 and a control member 12 to the input 13 of the first compressor 4 can be brought into connection or optionally via a bypass line 14 with an associated control member 15 via the intercooler 18 with the intake manifold 16 of the Internal combustion engine 17 can be associated.
  • the second turbine 6 of the second charger stage 5 is designed as a VTG turbine having adjustable vanes (not shown) and serving as a control device for the turbocharger arrangement 1 shown in the figure, since the vanes of the turbine 2 are between a closed position and a turbine fully open position can be adjusted.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladeranordnung (1) zur Registeraufladung eines Verbrennungsmotors (17) mit einer ersten Laderstufe (2), die eine erste Turbine (3) und einen mit der ersten Turbine (3) verbundenen ersten Verdichter (4) aufweist, mit einer zweiten Laderstufe (5), die parallel zur ersten Laderstufe (2) angeordnet ist, und die eine zweite Turbine (6) und einen mit der zweiten Turbine (6) verbundenen zweiten Verdichter (7) aufweist, wobei die zweite Turbine (6) mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) versehen ist.

Description

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS EUROPEAN DESIGN ATTORNEYS
BorgWarner Inc. BWA070303PCT-2/mh
3850 Hamlin Road 15.03.2007
Auburn Hills, MI 48326-2872 DKT05130A
USA
Turboladeranordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Turboladeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6.
Eine gattungsgemäße Turboladeranordnung zur Registeraufladung eines Verbrennungsmotors weist zwei parallel zueinander angeordnete Laderstufen auf, bei der die Steuerung der Turbine der zweiten Stufe durch ein stromabwärts oder stromaufwärts der zweiten Turbine angeordnetes Stellglied, beispielsweise in Form einer Steuerklappe, erfolgt.
Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turboladeranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die eine bauliche Vereinfachung durch Minimierung der zu verwendenden Teile für die Registeraufladung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Gabπel-Max-Straße 29 • D-81545 München/Germany • Telefon +49-89-64 24 47-0 ■ Telefax +49-89-64 24 47-11 Reg.-No.: PR239 • [email protected] • www.hoefer-pat.de Dadurch, dass die zweite Turbine, die zur zweiten Laderstufe gehört, eine Turbine mit einer sogenannten variablen Turbinengeometrie ist, ist es möglich, ein Stellglied stromabwärts oder stromaufwärts der zweiten Turbine zu eliminieren.
Die Leitschaufeln des VTG-Mechanismus dienen erfindungsgemäß zum Verschluss der zweiten Turbine der zweiten Laderstufe beim Ein-Laderbetrieb .
Im Schaltpunkt der Registeraufladung wird durch das Öffnen der VTG-Schaufein die zweite Laderstufe zugeschaltet, wobei das VTG-übliche, gute Hochlaufverhalten die Motorregelung bezüglich des bei der Registeraufladung ansonsten prinzipbedingten Ladedruckabfalls deutlich verbessert.
Die Leitschaufeln des VTG-Leitapparates können bei der erfindungsgemäßen Turboladeranordnung in üblicher Art und Weise aufgebaut sein und dementsprechend in ihrer Stellung zwischen einer geschlossenen Position und einer voll geöffneten Position regelbar offenbare Leitschaufeln sein, die zwischen der Abgasauslassseite und dem Turbinenrad der Turbine der zweiten Laderstufe angeordnet sind, so dass durch Veränderung der Stellung der Leitschaufeln in ihrem Querschnitt veränderbare Strömungskanäle eingestellt werden können.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In Anspruch 6 ist ein Verbrennungsmotor mit Registeraufladung definiert, der mit einer erfindungsgemäßen Turboladeranordnung versehen ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungs- beispieles anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors, der mit einer erfindungsgemäßen Turboladeranordnung 1 zur Registeraufladung versehen ist.
Die Turboladeranordnung 1 weist eine erste Laderstufe 2 auf, die eine erste Turbine 3 umfasst, die über eine Leitung 24 mit einer Abgassammelleitung 23 eines Verbrennungsmotors 17 in Verbindung steht.
Wie die Figur verdeutlicht, ist die erste Turbine 3 mit einer Bypassleitung 8 mit einem zugeordneten Steuerorgan, beispielsweise in Form eines Steuerventils oder einer Steuerklappe, versehen.
Die Turbine 3 steht mit einem ersten Verdichter 4 auf übliche Art und Weise über eine Welle in Verbindung. Der Verdichter 4 weist einen Einlass 13 und einen Auslass 26 auf, der über eine Leitung 27 und einen Ladeluftkühler 18 mit dem Ansaugtrakt bzw. einer Ansaugsammelleitung 16 der Verbrennungsmotors 17 in Verbindung steht, der im Beispielsfalle als Vier-Zylindermotor mit vier Zylindern 19 bis 22 ausgebildet ist, jedoch vom Prinzip her jedwede andere Art von Verbrennungsmotor sein kann.
Die Turboladeranordnung 1 weist ferner eine zweite Laderstufe 5 auf, die eine zweite Turbine 6 und einen zweiten mit der zweiten Turbine 6 über eine Welle in Verbindung stehenden Verdichter 7 umfasst, dessen Ausgang 10 über eine Verbindungsleitung 11 und ein Steuerorgan 12 mit dem Eingang 13 des ersten Verdichters 4 in Verbindung bringbar ist oder wahlweise über eine Umgehungsleitung 14 mit einem zugeordneten Steuerorgan 15 über den Ladeluftkühler 18 mit der Ansaugsammelleitung 16 des Verbrennungsmotors 17 in Verbindung gebracht werden kann.
Erfindungsgemäß ist die zweite Turbine 6 der zweiten Laderstufe 5 als VTG-Turbine ausgebildet, die verstellbare nicht dargestellte Leitschaufeln aufweist und die als Steuereinrichtung für die in der Figur dargestellte Registerauflade- Turboladeranordnung 1 dient, da die Leitschaufeln der Turbine 2 zwischen einer geschlossenen Stellung und einer voll geöffneten Stellung verstellt werden können.
Bezugszeichenliste
1 Turboladeranordnung
2 erste Laderstufe
3 erste Turbine
4 erster Verdichter
5 zweite Laderstufe
6 zweite Turbine
7 zweiter Verdichter
8 Bypassleitung
9 Stellglied
10 Austritt des zweiten Verdichters 7
11 Verbindungsleitung 2 Stellglied 3 Eintritt des ersten Verdichters 4 4 Umgehungsleitung 5 Stellglied 6 Ansaugtrakt/Ansaugsammelleitung 7 Verbrennungsmotor 8 Ladeluftkühler 9-22 Zylinder des Motors 17 3 Abgassammelleitung 4 Verbindungsleitung zwischen Abgassammelleitung 23 und Turbine 3 5 Verbindungsleitung zwischen Abgassammelleitung 23 und Turbine 6 6 Austritt des ersten Verdichters 7 7 Leitung vom ersten Verdichter 4 zur Ansaugsammelleitung 16

Claims

Ansprüche
1. Turboladeranordnung (1) zur Registeraufladung eines Verbrennungsmotors (17)
- mit einer ersten Laderstufe (2) , die eine erste Turbine
(3) und einen mit der ersten Turbine (3) verbundenen ersten Verdichter (4) aufweist;
- mit einer zweiten Laderstufe (5), die parallel zur ersten Laderstufe (2) angeordnet ist, und die eine zweite Turbine (6) und einen mit der zweiten Turbine (6) verbundenen zweiten Verdichter (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Turbine (6) mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) versehen ist.
2. Turboladeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Turbine (3) mit einer Bypassleitung (8) mit einem zugeordneten Steuerorgan (9) versehen ist.
3. Turboladeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (10) des zweiten Verdichters (7) über eine Verbindungsleitung (11) mit zugeordnetem Steuerorgan (12) mit dem Eintritt (13) des ersten Verdichters (4) verbindbar ist.
4. Turboladeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (10) des zweiten Verdichters (7) über eine Umgehungsleitung (14) mit zugeordnetem Steuerorgan (15) direkt mit dem Ansaugtrakt (16) des Verbrennungsmotors (17) verbindbar ist.
5. Turboladeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladeluftkühler (18) zwischen den Laderstufen (2 und 5) und dem Ansaugtrakt (16) des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
6. Verbrennungsmotor (17) mit Registeraufladung
- mit einer Mehrzahl von Zylindern (19 bis 22) ;
- mit wenigstens einer Abgassammelleitung (23) , die mit den Zylindern (19 bis 22) verbunden ist;
- mit wenigstens einer Ansaugsammelleitung (16), die mit den Zylindern (19 bis 22) verbunden ist;
- mit einer ersten Laderstufe (2) , die eine erste Turbine
(3) und einen ersten mit der Turbine (3) verbundenen Verdichter (4) aufweist; und
- mit einer zweiten Laderstufe (5) , die parallel zur ersten Laderstufe (2) angeordnet ist, und die eine zweite Turbine (6) und einen mit der zweiten Turbine (6) verbundenen zweiten Verdichter (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Turbine (6) mit einer variablen Turbinengeometrie (VTG) versehen ist.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale der Ansprüche 2 bis 5.
PCT/EP2007/002298 2006-03-17 2007-03-15 Turboladeranordnung WO2007107290A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024584A1 (de) * 2007-05-25 2008-12-04 Audi Ag Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028648A1 (en) * 1995-03-10 1996-09-19 Scania Cv Aktiebolag Method and arrangement for controlled supercharging of a multi-cylinder combustion engine
EP0735253A2 (de) * 1995-03-27 1996-10-02 ABB Management AG Verfahren und Vorrichtung zur Registeraufladung einer Brennkraftmaschine
DE10224686A1 (de) * 2002-06-04 2003-12-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks mindestens zweier Verdichter einer Brennkraftmaschine
EP1519017A1 (de) * 2003-09-26 2005-03-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Turboladdersystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028648A1 (en) * 1995-03-10 1996-09-19 Scania Cv Aktiebolag Method and arrangement for controlled supercharging of a multi-cylinder combustion engine
EP0735253A2 (de) * 1995-03-27 1996-10-02 ABB Management AG Verfahren und Vorrichtung zur Registeraufladung einer Brennkraftmaschine
DE10224686A1 (de) * 2002-06-04 2003-12-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Ladedrucks mindestens zweier Verdichter einer Brennkraftmaschine
EP1519017A1 (de) * 2003-09-26 2005-03-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Turboladdersystem

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007024584A1 (de) * 2007-05-25 2008-12-04 Audi Ag Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen
DE102007024584B4 (de) * 2007-05-25 2010-06-02 Audi Ag Vorrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen

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