(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. F02B 29/04 ( ) F02B 37/013 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2012/25 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Silnik spalinowy z dwustopniową spalinową turbosprężarką doładowującą i chłodzeniem powietrza doładowania między sprężarką niskiego ciśnienia i wysokiego ciśnienia (30) Pierwszeństwo: AT (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2005/06 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/11 (73) Uprawniony z patentu: MAN Truck & Bus Österreich AG, Steyr, AT (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 GOTTFRIED RAAB, Perg, AT PETER KISLINGER, Linz, AT HEINZ POVOLNY, Losenstein, AT (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jan Niewieczerzał POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 42P30739PL00 EP B1 Opis [0001] Wynalazek dotyczy silnika spalinowego z dwustopniową spalinową turbosprężarką doładowującą ze stopniem niskiego ciśnienia oraz ze stopniem wysokiego ciśnienia z chłodnicą 5 powietrza doładowania w przewodzie łączącym między sprężarką stopnia niskiego ciśnienia i sprężarką stopnia wysokiego ciśnienia. [0002] Silnik spalinowy o takich cechach jest znany np. z dokumentu DE A1. Jest przy tym co prawda przewidziana chłodnica powietrza doładowania w przewodzie łączącym między sprężarką stopnia niskiego ciśnienia i sprężarką stopnia wysokiego ciśnienia, jednakże pozostaje sprawą otwartą, jak ta chłodnica powietrza doładowania jest ukształtowana. Ponadto z JP A jest znana chłodnica powietrza doładowania, która jest wbudowana w przewód łączący między sprężarką niskiego ciśnienia i sprężarką wysokiego ciśnienia. Ta chłodnica powietrza doładowania jest zrealizowana przez pudło o dużych rozmiarach z wbudowanymi rurami chłodzącymi. To pudło jest wbudowane między dwa odcinki przewodu łączącego, przy czym jeden z odcinków przewodu łączącego doprowadza do tego pudła i jeden odcinek przewodu łączącego wychodzi z tego pudła. Ta chłodnica powietrza doładowania o kształcie pudła rozciąga się prawie na całej długości silnika i wymaga obok niego stosunkowo dużej przestrzeni, która zazwyczaj nie jest dostępna w pojazdach takich jak samochody ciężarowe, autobusy lub tym podobne. [0003] Zadaniem wynalazku jest więc utworzenie dla typowego silnika spalinowego chłodnicy powietrza doładowania, która

3 - 2 - uwzględnia ograniczone przestrzennie warunki przy silniku spalinowym między sprężarką niskiego ciśnienia i wysokiego ciśnienia spalinowej turbosprężarki doładowującej. [0004] zadanie to jest rozwiązywane w tego rodzaju silniku 5 spalinowym według wynalazku przez chłodnicę powietrza doładowania o cechach podanych w części znamiennej zastrzeżenia 1. [0005] Korzystne postaci rozwiązania według wynalazku są wyróżnione w zastrzeżeniach zależnych [0006] Chłodnica powietrza doładowania według wynalazku charakteryzuje się skrajnie małą, ale mimo to skuteczną budową. Przez to, że wkład chłodzący zbudowany na zasadzie kartusza może zostać wbudowany w specjalnie ukształtowany odcinek przewodu łączącego między sprężarką niskiego ciśnienia spalinowej turbosprężarki doładowującej (ATL) oraz sprężarką wysokiego ciśnienia spalinowej turbosprężarki doładowującej i ten odcinek przewodu łączącego wraz ze swoją ścianą tworzy ścianę zewnętrzną chłodnicy powietrza doładowania, jest z możliwe z jednej strony łatwe wytwarzanie tych elementów, a z drugiej strony również ich łatwy montaż między obydwoma stopniami spalinowej turbosprężarki doładowującej. Wystarczająco duży efekt chłodzący jest osiągany dlatego, że rury chłodzące są z zewnątrz zaopatrzone w wiele żeber chłodzących, które zapewniają odpowiednią wymianę ciepła. [0007] Poniżej chłodnica powietrza doładowania jest jeszcze bliżej objaśniona na podstawie przykładu wykonania przedstawionego na rysunku. Na rysunku poszczególne figury pokazują: 30 fig. 1 przedstawia schematycznie silnik spalinowy z dwustopniowym doładowaniem i chłodzeniem powietrza

4 - 3 - doładowania między stopniem niskiego ciśnienia i wysokiego ciśnienia, fig. 2 przedstawia przykład wykonania wkładu chłodzącego w przekroju, 5 10 fig. 3 przedstawia pokrywę należącą do przykładu wykonania według fig. 2, fig. 4 przedstawia przykład wykonania odcinka przewodu łączącego między sprężarkami obydwóch stopni spalinowej turbosprężarki doładowującej (ATL) jako części chłodnicy powietrza doładowania według wynalazku, fig. 5 przedstawia przykład wykonania chłodnicy powietrza doładowania według wynalazku z zastosowaniem wkładu chłodzącego według fig. 2, pokrywy według fig oraz odcinka przewodu łączącego według fig. 4, fig. 6 przedstawia przekrój przez ilustrację na fig. 5 według linii przekroju VI-VI. [0008] Na fig. 1 jest przedstawiony silnik spalinowy 1 z doładowaniem, którego przewód zbiorczy spalin połączony z kanałami wylotowymi cylindrów jest oznaczony przez 2 i jego przewód zbiorczy powietrza doładowania połączony z kanałami wlotowymi cylindrów jest oznaczony przez 3. Silnikowi spalinowemu 1 jest przyporządkowana dwustopniowa spalinowa turbosprężarka doładowująca 2, której stopień 4 wysokiego ciśnienia ma napędzającą sprężarkę 5 turbinę 5, a jej stopień 7 niskiego ciśnienia ma napędzającą sprężarkę 8 turbinę 9. Turbina 6 stopnia 4 wysokiego ciśnienia jest połączona poprzez kanał 10 spalin z przewodem zbiorczym 2 spalin i poprzez kanał łączący 11 z turbiną 9 stopnia 7 niskiego ciśnienia. Sprężarka 5 stopnia 4 wysokiego

5 - 4 - ciśnienia jest połączona poprzez przewód 12 powietrza doładowania z przewodem zbiorczym 3 powietrza doładowania oraz przez przewód łączący 13 ze sprężarką 8 stopnia 7 niskiego ciśnienia. W przewodzie łączącym 13 jest 5 umieszczona chłodnica 14 powietrza doładowania. Ta chłodnica 14 powietrza doładowania jest ukształtowana zgodnie z wynalazkiem oraz jak poza tym opisano poniżej. [0009] Według wynalazku chłodnica 14 powietrza doładowania jest utworzona przez wkład chłodzący 15, przez który może przepływać medium chłodzące - patrz fig. 2 - w prowadzącym powietrze doładowania kanale łączącym 13 oraz specjalnie ukształtowany odcinek 16 kanału łączącego 13 - patrz fig. 3, 4, przy czym kanał łączący 13 na tym odcinku 16 tworzy swoją ścianą 17 ścianę zewnętrzną chłodnicy 14 powietrza doładowania i przez odpowiednie ukształtowane pod względem kształtu ogranicza wystarczającą objętość przepływu powietrza dla akceptowalnego chłodzenia powietrza doładowania opływającego wbudowany tam wkład chłodzący 15 - patrz fig. 5 - przez przepływające przez wkład chłodzący 15 medium chłodzące. [0010] Jak to widać dobrze na fig. 2, wkład chłodzący 15 jest ukształtowany na zasadzie wstępnie zamontowanego kartusza. Ten wkład chłodzący 15 składa się z płyty bazowej 18 i wielu, np. trzech, zaopatrzonych z zewnątrz w wiele żeber chłodzących - patrz fig. 6 rur chłodzących 19, 20, 21. Każda rura chłodząca 19, 20, 21 ma przy tym na swoim jednym końcu okrągły cylindryczny kołnierz 22, za pomocą którego może być ona wbudowana prostopadle do płyty bazowej 18 w jej otwór nieprzelotowy 23, np. wciśnięta, wspawana lub wlutowana. Na drugim końcu każda rura chłodząca 19, 20, 21 ma na okrągłym cylindrycznym kołnierzu 24 tuleję

6 - 5 - uszczelniającą 25. Wewnątrz wkładu chłodzącego 15 każda rura chłodząca 19, 20, 21 łączy się swoim otworem wewnętrznym 26 z ukształtowanym w płycie bazowej 18 kanałem rozdzielczym [0011] Kanał łączący 13 składa się w tym tworzącym część chłodnicy 14 powietrza doładowania odcinku 16 z w dużym stopniu prostego odcinka 16 rury chłodzącej oraz dwóch, odchodzących na bok przy każdorazowo obszarze końcowym przed końcem osiowym 28, 29 rur rozgałęźnych 30, 31. Ukształtowany na zasadzie kartusza wkład chłodzący 15 może być przy tym podczas jego montażu końcowego wsunięty przez otwarty koniec 28 prostego odcinka 16 przewodu łączącego 13 do jego wnętrza, przy czym wchodzi on w sposób uszczelniający tulejami uszczelniającymi 25 na rurach chłodzących 19, 20, 21 w ukształtowane na przeciwległym osiowym końcu 29 odcinka 16 otwory trzymające 32 i na koniec jest montowany jego płytą bazową 18 na osiowym końcu 28 bezprzeciekowo za pomocą wielu śrub 33. Na zakończenie prosty odcinek 16 kanału łączącego 13 na jego sąsiadującym z tulejami uszczelniającymi 25 końcu 29 jest zamykany przez dającą się przymocować tam pokrywę 34. Ta pokrywa 34 ma wewnątrz możliwy do zasilania z zewnątrz patrz strzałka 35 medium chłodzącym kanał rozdzielczy 36, z którym jest połączona część rur chłodzących, tutaj rury chłodzące 20, 21. Poza tym pokrywa 34 ma wewnątrz połączony z zewnętrznym przewodem zwrotnym medium chłodzącego - zaznaczony przez strzałkę 37 kanał zwrotny 38, z którym jest połączona (są połączone) pozostała rura chłodząca (pozostałe rury chłodzące), tutaj rura chłodząca [0012] W przedstawionym przykładzie wkład chłodzący 15 według wynalazku ma trzy umieszczone równolegle w

7 - 6 - płaszczyźnie w małym odstępie od siebie, mające równą długość i ukształtowane tak samo rury chłodzące 19, 20, 21 - patrz fig. 6-, z których przez dwie rury chłodzące (20, 21) równolegle w jednym kierunku patrz strzałka 39 na 5 fig. 5 przepływa medium chłodzące oraz przez pozostałą rurę chłodzącą 19 w innym kierunku patrz strzałka 40 przepływa medium chłodzące i tworzy się tak jakby wewnątrz wkładu chłodzącego przewód zwrotny medium chłodzącego. [0013] Kanał łączący 13 otacza w swoim prostym odcinku kanału swoją ścianą 17 wbudowany wkład chłodzący 15 w pewnym, nie za dużym odstępie, który jest mniejszy niż średnica zewnętrzna rur chłodzących 19, 20, 21. [0014] W tej chłodnicy 15 powietrza doładowania według wynalazku mimo jej stosunkowo małej konstrukcji osiąga się wystarczające działanie chłodzące wskutek intensywnego przepływu przez rury chłodzące 19, 20, 21 medium chłodzącego oraz wewnętrznego kontaktu powietrza doładowania przepływającego przez wkład chłodzący 15 w odcinku 16 kanału łączącego z żebrami chłodzącymi rur chłodzących 19, 20, 21. MAN Truck & Bus Österreich AG Pełnomocnik:

8 - 7-42P30739PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Silnik spalinowy z dwustopniową spalinową turbosprężarką doładowującą (ATL) ze stopniem (7) niskiego ciśnienia oraz stopniem (4) wysokiego ciśnienia oraz z chłodnicą (14) powietrza doładowania w przewodzie łączącym (13) między sprężarką (8) stopnia (7) niskiego ciśnienia i sprężarką (5) stopnia (4) wysokiego ciśnienia (4), przy czym - chłodnica (14) powietrza doładowania jest utworzona przez wkład chłodzący (15), przez który może przepływać medium chłodzące, który jest wbudowany w specjalnie ukształtowany odcinek (16) przewodu łączącego (13), przez który przepływa powietrze doładowania, między sprężarkami (8, 5) stopni (7,4) niskiego i wysokiego ciśnienia, - wymieniony specjalnie ukształtowany odcinek (16) przewodu łączącego (13) tworzy ze swoją ścianą (17) ścianę zewnętrzną chłodnicy (14) powietrza doładowania i ogranicza objętość przepływu powietrza, która jest wystarczająca do wystarczającego chłodzenia powietrza doładowania, które opływa wkład chłodzący, - wymieniony specjalnie ukształtowany odcinek (16) przewodu łączącego (13) jest poza tym w obszarze chłodnicy (14) powietrza doładowania ukształtowany jako w dużym stopniu prosty i poza tym na co najmniej jednym końcu jest otwarty i poza tym ma dwie, odchodzące na bok w każdorazowo jednym obszarze końcowym przed każdym końcem osiowym rury rozgałęźne

9 - 8 - (30.31) dla doprowadzenia i odprowadzenia powietrza doładowania, oraz - wymieniony wkład chłodzący (15) jest ukształtowany na zasadzie kartusza i składa się z płyty bazowej oraz z wielu, zaopatrzonych na zewnątrz w wiele żeber chłodzących rur chłodzących (19, 20, 21), które są dopasowane do otworów (23) płyty bazowej (18) i które łączą się z ukształtowanym w płycie bazowej kanałem rozdzielczym (27) środka chłodzącego, znamienny tym, że przewód łączący (13) w odcinku (16) wokół wkładu chłodzącego (15) otacza swoją ścianą (17) wkład chłodzący (15) z odstępem, który jest mniejszy niż średnica rur chłodzących (19, 20, 21), i rury chłodzące w obszarze żeber chłodzących są umiejscowione równolegle do kierunku przepływu powietrza doładowania. 2. Silnik spalinowy według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każda rura chłodząca (19, 20, 21) wewnątrz ukształtowanego na zasadzie kartusza wkładu chłodzącego (15) ma na swoim końcu okrągły cylindryczny kołnierz (22), za pomocą którego jest ona prostopadle do płyty bazowej (18) wbudowana w jej otwór przez wciśnięcie, wspawanie lub wlutowanie, i że każda rura chłodząca (19, 20, 21) na swoim przeciwległym końcu ma na okrągłym cylindrycznym kołnierzu (24) tuleję uszczelniającą (25). 3. Silnik spalinowy według zastrzeżeń 1 i 2, znamienny tym, że ukształtowany na zasadzie kartusza wkład chłodzący (15) może być w całości wstępnie zmontowany i podczas montażu końcowego może być przez otwarty koniec (28) wsunięty we wnętrze przygotowanego w tym

10 - 9 - celu przewodu łączącego (13, 16) i przy tym tulejami uszczelniającymi (25) na rurach chłodzących (19, 20, 21) wchodzi w otwory trzymające (32) ukształtowane na przeciwległym osiowym końcu (29) prostego odcinka (16) w przewodzie łączącym (13, 16) i może być przymocowany bezprzeciekowo połączeniem kołnierzowym jego płytą bazową (18) na końcu osiowym, przy czym prosty odcinek (16) przewodu łączącego (13) jest na jego końcu (29) sąsiadującym z tulejami uszczelniającymi (25) zamknięty przez przymocowaną tam pokrywę (34), która ma wewnątrz zasilany z zewnątrz medium chłodzącym kanał rozdzielczy (36), z którym łączy się część (20, 21) rur chłodzących (19, 20, 21), i poza tym wewnątrz ma połączony z zewnętrznym przewodem zwrotnym dla medium chłodzącego kanał zwrotny (38), z którym łączy się (łączą się) pozostała (pozostałe) rura chłodząca (rury chłodzące) (19). 4. Silnik spalinowy według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że ukształtowany na zasadzie kartusza wkład chłodzący (15) ma trzy umieszczone równolegle obok siebie na płaszczyźnie, mające tę samą długość i ukształtowane tak samo rury chłodzące (19, 20, 21), z których przez dwie (20, 21) równolegle w jednym kierunku przepływa medium chłodzące i przez trzecią (19) rurę chłodzącą w innym kierunku przepływa medium chłodzące i w ten sposób tworzy się wewnątrz wkładu chłodzącego przewód zwrotny medium chłodzącego. MAN Truck & Bus Österreich AG Pełnomocnik:

11

12

13