CH701782B1 - Abgasturbolader-Anordnung, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems. - Google Patents

Abgasturbolader-Anordnung, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems. Download PDF

Info

Publication number
CH701782B1
CH701782B1 CH01152/10A CH11522010A CH701782B1 CH 701782 B1 CH701782 B1 CH 701782B1 CH 01152/10 A CH01152/10 A CH 01152/10A CH 11522010 A CH11522010 A CH 11522010A CH 701782 B1 CH701782 B1 CH 701782B1
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
exhaust gas
compressor
inlet
exhaust
pressure
Prior art date
Application number
CH01152/10A
Other languages
English (en)
Other versions
CH701782A2 (de
Inventor
Alexander Rippel
Original Assignee
Man Diesel & Turbo Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Man Diesel & Turbo Se filed Critical Man Diesel & Turbo Se
Publication of CH701782A2 publication Critical patent/CH701782A2/de
Publication of CH701782B1 publication Critical patent/CH701782B1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/59—Systems for actuating EGR valves using positive pressure actuators; Check valves therefor
    • F02M26/61—Systems for actuating EGR valves using positive pressure actuators; Check valves therefor in response to exhaust pressure
    • F02M26/615—Systems for actuating EGR valves using positive pressure actuators; Check valves therefor in response to exhaust pressure the exhaust back pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/51—EGR valves combined with other devices, e.g. with intake valves or compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/40—Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

Abgasturbolader-Anordnung für einen Verbrennungsmotor, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems, wobei die Abgasturbolader-Anordnung aufweist: einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine, die in einem mit einem Abgasausgang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringenden Abgasstrang angeordnet ist, und einem mit der Abgasturbine in Drehantriebsverbindung stehenden Verdichter, der in einem mit einem Lufteingang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringenden Ladeluftstrang angeordnet ist, und eine Abgasrezirkulations-Einrichtung mit einem Eingang, der mit dem Abgasstrang fluidverbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem Ladeluftstrang fluidverbunden ist, so dass aus dem Abgasstrang abgezweigtes Abgas (A) an einer Abgaseintrittsposition (AE) in den Ladeluftstrang eintreten kann, und wobei sich die Abgaseintrittsposition (AE) in einem Fluidverdichtungspfad im Verdichter befindet, so dass in den Verdichter einströmendes Abgas (A) unter lediglichem Ausgleich einer Druckdifferenz zwischen einem Eintrittsdruck des Abgases (A) in den Fluidverdichtungspfad und einem zu erzielenden Ladedruck von dem Eintrittsdruck aus gerade bis auf den zu erzielenden Ladedruck verdichtet werden kann.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Abgasturbolader-Anordnung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüstetes Antriebssystem und ein Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems.
[0002] Eine Abgasturbolader-Anordnung der eingangs genannten Art ist aus DE 10 2006 055 814 A1 und auch aus DE 10 2005 015 151 A1 bekannt.
[0003] Zur Erfüllung zukünftiger Abgasgrenzwerte von Verbrennungsmotoren, insbesondere hinsichtlich von deren NOx-Emissionen, werden zunehmend Abgasturbolader-Anordnungen mit Abgasrückführung bzw. Abgasrezirkulation eingesetzt. Dabei geht es darum, Abgas des Verbrennungsmotors der Ladeluft für den Verbrennungsmotor beizumischen.
[0004] Bei einer Abgasrückführung muss in der Regel ein «Spülgefälle», d.h. eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in einer Ladeluftleitung und dem Druck in einer Abgasleitung, überbrückt werden, wozu z.B. separate Gebläse eingesetzt werden oder das Abgas vor einem Verdichter der jeweiligen Abgasturbolader-Anordnung in den Ladeluftstrang hinein zugemischt wird. In jedem Fall ist zur Überwindung des Spülgefälles ein nicht unerheblicher Energieaufwand notwendig, welcher den Wirkungsgrad der Abgasturbolader-Anordnung beeinträchtigen kann.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasturbolader-Anordnung bereitzustellen, bei der der Energieaufwand zur Verdichtung eines in den Ladeluftstrang hinein rückzuführenden Abgasstroms reduziert bzw. minimiert ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüstetes Antriebssystem und ein Verfahren zum Auslegen eines solchen Antriebssystems bereitzustellen.
[0006] Die oben genannten Aufgaben werden mit einer Abgasturbolader-Anordnung gemäss Anspruch 1, mit einem Antriebssystem gemäss Anspruch 7 bzw. einem Verfahren gemäss Anspruch 8 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0007] Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Abgasturbolader-Anordnung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, welche aufweist: einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine, die in einem mit einem Abgasausgang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringenden Abgasstrang der Abgasturbolader-Anordnung angeordnet ist, und einem mit der Abgasturbine in Drehantriebsverbindung stehenden Verdichter, der in einem mit einem Lufteingang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringenden Ladeluftstrang der Abgasturbolader-Anordnung angeordnet ist, und eine Abgasrezirkulations-Einrichtung mit einem Eingang, der mit dem Abgasstrang fluidverbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem Ladeluftstrang fluidverbunden ist, so dass aus dem Abgasstrang abgezweigtes Abgas über den Ausgang an einer Abgaseintrittsposition in den Ladeluftstrang eintreten kann.
[0008] Die erfindungsgemässe Abgasturbolader-Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abgaseintrittsposition derart in einem Fluidverdichtungspfad im Verdichter angeordnet ist, dass in den Verdichter einströmendes Abgas unter lediglichem Ausgleich einer Druckdifferenz zwischen einem Eintrittsdruck des Abgases in den Fluidverdichtungspfad und einem zu erzielenden Ladedruck von dem Eintrittsdruck aus gerade bis auf den zu erzielenden Ladedruck verdichtet werden kann.
[0009] Mit anderen Worten wird dem Abgas genau die Arbeit bzw. Energie zugeführt, die zum Ausgleichen bzw. Überbrücken einer Druckdifferenz zwischen Eintrittsdruck des Abgases und zu erzielendem Ladedruck notwendig ist.
[0010] Gemäss der Erfindung wird nur lokal ein begrenzter Teil des Verdichters, der auch noch im Bereich geringerer Fliehkraftbeanspruchung liegen kann oder sogar im Leitgittersystem des Verdichters, mit Abgas beaufschlagt.
[0011] Damit kann der Energieaufwand zur Verdichtung des in den Ladeluftstrang rückzuführenden Abgases reduziert bzw. minimiert werden, wodurch der Wirkungsgrad der Abgasturbolader-Anordnung verbessert werden kann.
[0012] Damit wird zur Erfüllung zukünftiger Abgasgrenzwerte von Verbrennungsmotoren, insbesondere hinsichtlich von deren NOx-Emissionen, eine wirkungsgradoptimierte Abgasturbolader-Anordnung mit Abgasrückführung bzw. Abgasrezirkulation bereitgestellt, die insbesondere auch für langsam laufende Zweitaktmotoren und mittelschnell laufende Viertaktmotoren im Schwerölbetrieb einsetzbar ist.
[0013] Gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung befindet sich die Abgaseintrittsposition zwischen einem Laufrad-Fluideintritt des Verdichters und einem Diffusor-Fluidaustritt des Verdichters.
[0014] Dieser Bereich im Fluidverdichtungspfad des Verdichters stellt im Wesentlichen den Bereich des Druckaufbaus im Verdichter dar, so dass durch die Wahl einer geeigneten Abgaseintrittsposition, welche von dem Eintrittsdruck des Abgases und einer Verdichterkennlinie abhängig ist, die zur Verdichtung des Abgases aufzuwendende Arbeit bzw. Energie optimal reduziert bzw. minimiert werden kann.
[0015] Gemäss einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung befindet sich die Abgaseintrittsposition zwischen dem Laufrad-Fluideintritt des Verdichters und einem Nachleitapparat-Fluidaustritt des Verdichters.
[0016] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung befindet sich die Abgaseintrittsposition zwischen dem Laufrad-Fluideintritt des Verdichters und einem Laufrad-Fluidaustritt des Verdichters.
[0017] Eine derartige Abgaseintrittsposition ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Druckdifferenz bzw. das Spülgefälle relativ hoch ist.
[0018] Gemäss noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung befindet sich die Abgaseintrittsposition zwischen dem Laufrad-Fluidaustritt des Verdichters und dem Diffusor-Fluidaustritt des Verdichters.
[0019] Eine derartige Abgaseintrittsposition ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Druckdifferenz bzw. das Spülgefälle relativ gering ist, wie z.B. bei Zweitaktmotoren.
[0020] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung ist der Eingang der Abgasrezirkulations-Einrichtung an einer Abgasabzweigposition mit dem Abgasstrang fluidverbunden, wobei sich die Abgasabzweigposition entlang des Abgastranges vor einem Turbineneingang befindet.
[0021] Eine solche Abgasabzweigposition gewährleistet, dass der Eintrittsdruck des Abgases möglichst hoch ist und damit das Spülgefälle bzw. die Druckdifferenz möglichst gering ist.
[0022] Gemäss noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Abgasturbolader-Anordnung kann die Abgasrezirkulations-Einrichtung einen Abgaskühler und/oder einen Abgaswäscher aufweisen.
[0023] Mit anderen Worten kann das Abgas aus dem Abgasstrang von «nach Zylinder» des Verbrennungsmotors bzw. «vor Abgasturbine» ggf. gekühlt und gereinigt nach «vor Zylinder» in den im Verdichter befindlichen Fluidverdichtungspfad des Ladeluftstrangs beigemischt werden.
[0024] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Antriebssystem mit einer Abgasturbolader-Anordnung gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung und einem Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei der Abgasstrang der Abgasturbolader-Anordnung mit dem Abgasausgang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung steht und der Ladeluftstrang der Abgasturbolader-Anordnung mit dem Lufteingang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung steht.
[0025] Gemäss einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auslegen eines erfindungsgemässen Antriebssystems bereitgestellt, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen einer lastabhängigen Abgasdruck-Kennlinie für den Verbrennungsmotor, Bestimmen einer lastabhängigen Ladedruck-Kennlinie für den Verdichter, Bestimmen einer z.B. durchschnittlichen Arbeitslast (z.B. einer Motorlast, mit der der Verbrennungsmotor hauptsächlich betrieben werden soll) für den Verbrennungsmotor, Bestimmen einer auf die Arbeitslast bezogenen Druckdifferenz zwischen der Abgasdruck-Kennlinie und der Ladedruck-Kennlinie, Bestimmen einer verdichterspezifischen Druckaufbau-Kennlinie in Abhängigkeit von einer auf eine Verdichtungspfadlänge bezogenen Längenposition im Fluidverdichtungspfad, Bestimmen einer Längenposition im Fluidverdichtungpfad, an der ein vom Verdichter erzielbarer Druckaufbau gleich der bestimmten Druckdifferenz zwischen Abgasdruck-Kennlinie und Ladedruck-Kennlinie ist, und Festlegen der Abgaseintrittsposition, so dass die Abgaseintrittsposition der bestimmten Längenposition entspricht.
[0026] Im Fazit wurde vom Erfinder erkannt, dass, da das Abgas vor der Abgasturbine bereits auf einem relativ hohen Druckniveau ist, lediglich ein Ort bzw. eine Position (Abgaseintrittsposition) gefunden werden muss, wo die restliche Druckerhöhung bis auf Ladedruckniveau erzielt werden kann.
[0027] Gemäss Ausführungsformen der Erfindung könnte sich die Abgaseintrittsposition z.B. in einem Radialverdichter an der Deckelkontur nach dem Laufrad-Fluideintritt bis vor den Laufrad-Fluidaustritt befinden. Bei entsprechend niedrigem Spülgefälle, wie bei Zweitaktmotoren, könnte sich die Abgaseintrittsposition zwischen dem Laufrad-Fluidaustritt und Diffusor-Fluidaustritt befinden, da auch dort noch eine Erhöhung des statischen Druckes stattfindet.
[0028] Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine schematische geschnittene Teilansicht eines Verdichters einer Abgasturbolader-Anordnung des Antriebssystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine der Fig. 2 ähnliche vergrösserte Teilansicht eines Verdichters einer Abgasturbolader-Anordnung des Antriebssystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt ein Diagramm, in dem eine Ladedruck-Kennlinie und eine Abgasdruck-Kennlinie in Abhängigkeit von einer Motorlast eines Verbrennungsmotors des Antriebssystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt sind. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt ein Diagramm, in dem eine verdichterspezifische Druckaufbau-Kennlinie in Abhängigkeit von einer auf eine Verdichtungspfadlänge bezogenen Längenposition im Fluidverdichtungspfad des Verdichters der Abgasturbolader-Anordnung des Antriebssystems gemäss einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
[0029] Fig. 1 zeigt in schematischer Ansicht ein Antriebssystem 1 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.
[0030] Das Antriebsystem 1 weist eine Abgasturbolader-Anordnung 10 und einen z.B. als Dieselmotor und/oder z.B. Gasmotor ausgebildeten und mit der Abgasturbolader-Anordnung 10 verbundenen Verbrennungsmotor 60 auf.
[0031] Die Abgasturbolader-Anordnung 10 weist einen Abgasturbolader 20, eine Abgasrezirkulations-Einrichtung 30 und einen Ladeluftkühler 40 auf.
[0032] Der Abgasturbolader 20 weist eine Abgasturbine 21 mit einem Turbineneingang 21a und einem Turbinenausgang 21b sowie einen über eine Verbindungswelle 25 mit der Abgasturbine 21 drehantriebsverbundenen Verdichter 26 mit einem Verdichtereingang 26a und einem Verdichterausgang 26b auf.
[0033] Der Turbineneingang 21a steht über eine Abgasleitung 22 mit einem Abgasausgang 60b des Verbrennungsmotors 60 in Fluidverbindung, so dass die Abgasturbine 21 über die Energie des Abgases A des Verbrennungsmotors 60 drehangetrieben werden kann.
[0034] Der Turbinenausgang 21b steht mit einer Auslassleitung 23 in Fluidverbindung, so dass aus der Abgasturbine 21 austretendes Abgas A z.B. in die Atmosphäre ableitbar ist.
[0035] Die Abgasleitung 22, die Abgasturbine 21 und die Auslassleitung 23 bilden zusammen einen Abgasstrang der Abgasturbolader-Anordnung 10.
[0036] Der Verdichtereingang 26a steht mit einer Frischluftleitung 27 in Fluidverbindung, so dass dem Verdichter 26 über die Frischluftleitung 27 Frischluft z.B. aus der Atmosphäre zuführbar ist.
[0037] Der Verdichterausgang 26b steht über eine Zuluftleitung 28, 29 und den Ladeluftkühler 40 mit einem Lufteingang 60a des Verbrennungsmotors 60 in Fluidverbindung, so dass dem Verbrennungsmotor 60 über die Zuluftleitung 28, 29 von dem Verdichter 26 verdichtete Luft zuführbar ist.
[0038] Die Frischluftleitung 27, der Verdichter 26, der Ladeluftkühler 40 und die Zuluftleitung 28, 29 bilden zusammen einen Ladeluftstrang der Abgasturbolader-Anordnung 10.
[0039] Die Abgasrezirkulations-Einrichtung 30 kann mit einer Abgasreinigungs-Vorrichtung (nicht gezeigt) und einem Abgaskühler (nicht gezeigt) sowie geeigneten Regeleinrichtungen versehen sein und weist einen Eingang 30a, der vor dem Turbineneingang 21a mit der Abgasleitung 22 fluidverbunden ist (an einer Abgasabzweigposition), und einen Ausgang 30b auf, der mit dem Verdichter 26 fluidverbunden ist.
[0040] Wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, weist der hier als Radialverdichter ausgebildete Verdichter 26 ein Gehäuse 260 und ein auf der drehbar im Gehäuse 260 gelagerten Verbindungswelle 25 befestigtes Laufrad 261 mit einer Mehrzahl von Laufradschaufeln 262 auf.
[0041] Gehäuse 260 und Laufrad 261 (mit seinen Laufradschaufeln 262) bilden gemeinsam einen Fluidverdichtungspfad VP, über den hinweg bzw. den entlang das durch den Verdichter 26 strömende Fluid (aus Frischluft und Abgas) verdichtet wird und dessen Beschränkung in seiner Länge mit a und b bezeichnet ist.
[0042] Genauer gesagt erstreckt sich der Fluidverdichtungspfad VP von einem Laufrad-Fluideintritt 263 über einen Laufrad-Fluidaustritt 264 und einen einen Diffusor 265 bildenden Radialspalt bis zu einem Diffusor-Fluidaustritt 266, welcher in ein in dem Gehäuse 260 ausgebildetes Spiralgehäuse mit einem Spiralkanal 267 mündet, welcher seinerseits mit dem Verdichterausgang 26b fluidverbunden ist. In dem Diffusor 265 kann ein Nachleitapparat bzw. Leitgitter 268 angeordnet sein.
[0043] Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, ist der Ausgang 30b der Abgasrezirkulations-Einrichtung 30 derart mit dem Ladeluftstrang fluidverbunden, dass aus dem Abgasstrang abgezweigtes Abgas A über den Ausgang 30b an einer Abgaseintrittsposition AE (siehe Fig. 3 ) in den Ladeluftstrang, genauer gesagt in den Fluidverdichtungspfad VP, eintreten kann.
[0044] Wie eingangs beschrieben weist das Abgas A einen von der Motorlast L des Verbrennungsmotors 60 abhängigen Abgasdruck PA auf, mit welchem das Abgas A in den Ladeluftstrang eintritt und welcher sich dort als Eintrittsdruck des Abgases A manifestiert. Wie ebenfalls eingangs beschrieben, ist der Abgasdruck PA üblicherweise um eine Druckdifferenz ΔP geringer als ein mit dem Verdichter 26 für den Verbrennungsmotor 60 zu erzielender Ladedruck PL in der Zuluftleitung 28, 29 bzw. am Lufteingang 60a des Verbrennungsmotors 60. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 4 dargestellt, in der in einem Diagramm des Druckes P in Abhängigkeit von der Motorlast L des Verbrennungsmotors 60 eine Ladedruck PL-Kennlinie und eine Abgasdruck PA-Kennlinie dargestellt sind.
[0045] Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in dem eine verdichterspezifische Druckaufbau-Kennlinie in Abhängigkeit von einer auf eine Verdichtungspfadlänge (hier von einer ersten Begrenzung a bis zu einer zweiten Begrenzung b) bezogenen Längenposition im Fluidverdichtungspfad VP des Verdichters 26 dargestellt ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, weist die Druckaufbau-Kennlinie nach anfänglichem kurvenförmigen Verlauf einen nahezu linearen Verlauf auf. Daraus lässt sich schlussfolgern: Je grösser die vom zu verdichtenden Fluid im Fluidverdichtungspfad VP zurückgelegte Strecke ist, desto grösser ist der erzielte Druckaufbau. Jedoch stellt die in Fig. 5 dargestellte Kurve nur einen prinzipiellen Druckverlauf dar.
[0046] Gemäss der Erfindung ist nun vorgesehen, die Abgaseintrittsposition AE in dem Fluidverdichtungspfad VP im Verdichter 26 gerade so anzuordnen, dass in den Verdichter 26 einströmendes Abgas A (wie durch die fetten Pfeile in Fig. 3 angedeutet) unter lediglichem Ausgleich der Druckdifferenz ΔP (siehe Fig. 4 ) zwischen dem Eintrittsdruck (Abgasdruck PA) des Abgases A in den Fluidverdichtungspfad VP und dem zu erzielenden Ladedruck PL von dem Eintrittsdruck aus gerade bis auf den zu erzielenden Ladedruck PL verdichtet wird.
[0047] In allgemeinster Form wird sich gemäss einer Ausführungsform der Erfindung also die Abgaseintrittsposition AE zwischen dem Laufrad-Fluideintritt 263 des Verdichters 26 und dem Diffusor-Fluidaustritt 266 des Verdichters 26 befinden. Etwas spezifizierter kann sich gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Abgaseintrittsposition AE zwischen dem Laufrad-Fluideintritt 263 des Verdichters 26 und einem Fluidaustritt des Nachleitapparates 268 des Verdichters 26 befinden.
[0048] Gemäss der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Abgaseintrittsposition AE zwischen dem Laufrad-Fluideintritt 263 des Verdichters 26 und dem Laufrad-Fluidaustritt 264 des Verdichters 26.
[0049] Gemäss einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann sich die Abgaseintrittsposition AE auch zwischen dem Laufrad-Fluidaustritt 264 des Verdichters 26 und dem Diffusor-Fluidaustritt 266 des Verdichters 26 befinden.
[0050] Gemäss den obigen Erläuterungen wird ein Verfahren zum Auslegen des erfindungsgemässen Antriebssystems 1 zumindest die folgenden Schritte aufweisen: Bestimmen einer lastabhängigen Abgasdruck PA-Kennlinie für den Verbrennungsmotor 60, Bestimmen einer lastabhängigen Ladedruck PL-Kennlinie für den Verdichter 26, Bestimmen einer Arbeitslast AL (z.B. einer Motorlast L, mit der der Verbrennungsmotor 60 hauptsächlich betrieben werden soll) für den Verbrennungsmotor 60 und Bestimmen einer auf die Arbeitslast bezogenen Druckdifferenz ΔP zwischen der Abgasdruck PA-Kennlinie und der Ladedruck PL-Kennlinie (wie in Fig. 4 gezeigt) sowie Bestimmen einer verdichterspezifischen Druckaufbau-Kennlinie (wie in Fig. 5 gezeigt) in Abhängigkeit von einer auf eine Verdichtungspfadlänge (a bis b in Fig. 2 ) bezogenen Längenposition im Fluidverdichtungspfad VP, Bestimmen einer Längenposition im Fluidverdichtungpfad VP, an der ein vom Verdichter 26 erzielbarer Druckaufbau gleich der bestimmten Druckdifferenz ΔP zwischen Abgasdruck PA-Kennlinie und Ladedruck PL-Kennlinie ist, und Festlegen der Abgaseintrittsposition AE, so dass die Abgaseintrittsposition AE der bestimmten Längenposition (wie in Fig. 3 gezeigt) entspricht.
Bezugszeichenliste
[0051] <tb>1<SEP>Antriebssystem <tb>10<SEP>Abgasturbolader-Anordnung <tb>20<SEP>Abgasturbolader <tb>21<SEP>Abgasturbine <tb>21a<SEP>Turbineneingang <tb>21b<SEP>Turbinenausgang <tb>22<SEP>Abgasleitung <tb>23<SEP>Auslassleitung <tb>25<SEP>Verbindungswelle <tb>26<SEP>Verdichter <tb>26a<SEP>Verdichtereingang <tb>26b<SEP>Verdichterausgang <tb>260<SEP>Gehäuse <tb>261<SEP>Laufrad <tb>262<SEP>Laufradschaufel(n) <tb>263<SEP>Laufrad-Fluideintritt <tb>264<SEP>Laufrad-Fluidaustritt <tb>265<SEP>Diffusor <tb>266<SEP>Diffusor-Fluidaustritt <tb>267<SEP>Spiralkanal <tb>268<SEP>Nachleitapparat <tb>27<SEP>Frischluftleitung <tb>28<SEP>Zuluftleitung <tb>29<SEP>Zuluftleitung <tb>30<SEP>Abgasrezirkulations-Einrichtung <tb>30a<SEP>Eingang <tb>30b<SEP>Ausgang <tb>40<SEP>Ladeluftkühler <tb>60<SEP>Verbrennungsmotor <tb>60a<SEP>Lufteingang <tb>60b<SEP>Abgasausgang <tb>AE<SEP>Abgaseintrittsposition <tb>VP<SEP>Fluidverdichtungspfad <tb>a<SEP>erste Begrenzung <tb>b<SEP>zweite Begrenzung <tb>P<SEP>Druck <tb>PA<SEP>Abgasdruck <tb>PL<SEP>Ladedruck <tb>ΔP<SEP>Druckdifferenz <tb>L<SEP>Motorlast <tb>AL<SEP>Arbeitslast <tb>A<SEP>Abgas

Claims (8)

1. Abgasturbolader-Anordnung (10) für einen Verbrennungsmotor (60), aufweisend: einen Abgasturbolader (20) mit einer Abgasturbine (21), die in einem mit einem Abgasausgang (60b) des Verbrennungsmotors (60) in Fluidverbindung zu bringenden Abgasstrang der Abgasturbolader-Anordnung (10) angeordnet ist, und einem mit der Abgasturbine (21) in Drehantriebsverbindung stehenden Verdichter (26), der in einem mit einem Lufteingang (60a) des Verbrennungsmotors (60) in Fluidverbindung zu bringenden Ladeluftstrang der Abgasturbolader-Anordnung (10) angeordnet ist, und eine Abgasrezirkulations-Einrichtung (30) mit einem Eingang (30a), der mit dem Abgasstrang fluidverbunden ist, und einem Ausgang (30b), der mit dem Ladeluftstrang fluidverbunden ist, so dass aus dem Abgasstrang abgezweigtes Abgas (A) über den Ausgang (30b) an einer Abgaseintrittsposition (AE) in den Ladeluftstrang eintreten kann, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abgaseintrittsposition (AE) in einem Fluidverdichtungspfad (VP) im Verdichter (26) befindet, so dass in den Verdichter (26) einströmendes Abgas (A) unter lediglichem Ausgleich einer Druckdifferenz (ΔP) zwischen einem Eintrittsdruck des Abgases (A) in den Fluidverdichtungspfad (VP) und einem zu erzielenden Ladedruck (PL) von dem Eintrittsdruck aus gerade bis auf den zu erzielenden Ladedruck (PL) verdichtet werden kann.
2. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss Anspruch 1, wobei sich die Abgaseintrittsposition (AE) zwischen einem Laufrad-Fluideintritt (263) des Verdichters (26) und einem Diffusor-Fluidaustritt (266) des Verdichters (26) befindet.
3. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss Anspruch 2, wobei sich die Abgaseintrittsposition (AE) zwischen dem Laufrad-Fluideintritt (263) des Verdichters (26) und einem Fluidaustritt eines Nachleitapparates (268) des Verdichters (26) befindet.
4. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss Anspruch 2, wobei sich die Abgaseintrittsposition (AE) zwischen dem Laufrad-Fluideintritt (263) des Verdichters (26) und einem Laufrad-Fluidaustritt (264) des Verdichters (26) befindet.
5. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss Anspruch 2, wobei sich die Abgaseintrittsposition (AE) zwischen einem Laufrad-Fluidaustritt (264) des Verdichters (26) und dem Diffusor-Fluidaustritt (266) des Verdichters (26) befindet.
6. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Eingang (30a) der Abgasrezirkulations-Einrichtung (30) an einer Abgasabzweigposition mit dem Abgasstrang fluidverbunden ist, und wobei sich die Abgasabzweigposition entlang des Abgastranges vor einem Turbineneingang der Abgasturbine (21a) befindet.
7. Antriebssystem (1) mit einer Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Verbrennungsmotor (60), wobei der Abgasstrang der Abgasturbolader-Anordnung (10) mit dem Abgasausgang (60b) des Verbrennungsmotors (60) in Fluidverbindung steht und der Ladeluftstrang der Abgasturbolader-Anordnung (10) mit dem Lufteingang (60a) des Verbrennungsmotors (60) in Fluidverbindung steht.
8. Verfahren zum Auslegen eines Antriebssystems (1) gemäss Anspruch 7, aufweisend: Bestimmen einer lastabhängigen Abgasdruck (PA)-Kennlinie für den Verbrennungsmotor (60), Bestimmen einer lastabhängigen Ladedruck (PL)-Kennlinie für den Verdichter (26), Bestimmen einer Arbeitslast (AL) für den Verbrennungsmotor (60), Bestimmen einer auf die Arbeitslast (AL) bezogenen Druckdifferenz (ΔP) zwischen der Abgasdruck (PA)-Kennlinie und der Ladedruck (PL)-Kennlinie, Bestimmen einer verdichterspezifischen Druckaufbau-Kennlinie in Abhängigkeit von einer auf eine Verdichtungspfadlänge (a→b) bezogenen Längenposition im Fluidverdichtungspfad (VP), Bestimmen einer Längenposition im Fluidverdichtungpfad (VP), an der ein vom Verdichter (26) erzielbarer Druckaufbau gleich der bestimmten Druckdifferenz (ΔP) zwischen Abgasdruck (PA)-Kennlinie und Ladedruck (PL)-Kennlinie ist, und Festlegen der Abgaseintrittsposition (AE), so dass die Abgaseintrittsposition (AE) der bestimmten Längenposition entspricht.
CH01152/10A 2009-09-11 2010-07-15 Abgasturbolader-Anordnung, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems. CH701782B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009041223.9A DE102009041223B4 (de) 2009-09-11 2009-09-11 Verfahren zum Auslegen eines Antriebssystems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CH701782A2 CH701782A2 (de) 2011-03-15
CH701782B1 true CH701782B1 (de) 2014-09-15

Family

ID=43603307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH01152/10A CH701782B1 (de) 2009-09-11 2010-07-15 Abgasturbolader-Anordnung, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Auslegen des Antriebssystems.

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5313981B2 (de)
KR (1) KR101605912B1 (de)
CN (1) CN102022180B (de)
CH (1) CH701782B1 (de)
DE (1) DE102009041223B4 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103541811A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 北汽福田汽车股份有限公司 废气再循环***和具有该***的车辆及其废气再循环方法
JP6388772B2 (ja) 2014-02-25 2018-09-12 三菱重工業株式会社 遠心圧縮機およびディフューザ製造方法
DE102017117783A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 Man Diesel & Turbo Se Turbinenzuströmgehäuse einer Axialturbine eines Turboladers
DE102017221717A1 (de) * 2017-12-01 2019-06-06 Man Energy Solutions Se Radialverdichter
CN108730073A (zh) * 2018-03-26 2018-11-02 北京理工大学 一种增压柴油机发动机的高压废气再循环***
CN114294670A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 先之科半导体科技(东莞)有限公司 一种功率mos管的加工材料自动处理设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3139158B2 (ja) * 1992-08-24 2001-02-26 石川島播磨重工業株式会社 排気再循環装置
JP2676300B2 (ja) * 1992-11-02 1997-11-12 日野自動車工業株式会社 過給機付エンジンの排気ガス再循環装置
DE10244535A1 (de) * 2002-09-25 2004-04-08 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Verdichter im Ansaugtrakt
DE102005015151A1 (de) 2005-03-31 2006-10-26 Alstom Technology Ltd. Gasturbinenanlage
DE102006055814B4 (de) 2006-11-27 2017-06-01 Ford Global Technologies, Llc Turbogeladener Verbrennungsmotor mit Abgasrückführung
JP2008309125A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP5313981B2 (ja) 2013-10-09
CH701782A2 (de) 2011-03-15
CN102022180A (zh) 2011-04-20
DE102009041223A1 (de) 2011-03-24
KR20110028227A (ko) 2011-03-17
KR101605912B1 (ko) 2016-03-23
CN102022180B (zh) 2014-06-18
DE102009041223B4 (de) 2014-01-02
JP2011058490A (ja) 2011-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009006359B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung
DE102009041223B4 (de) Verfahren zum Auslegen eines Antriebssystems
EP1639245B1 (de) Brennkraftmaschine mit einem verdichter im ansaugtrakt und verfahren hierzu
DE102011055299A1 (de) Auf Turbolader basierendes Motorsystem und Kraftstoffverhältnis-Verbesserungs-Verfahren davon
CH664798A5 (de) Vorrichtung zur rueckfuehrung der abblasemenge aus dem kurbelgehaeuse.
EP1792072A1 (de) Abgasrückführeinrichtung und verfahren zum betrieb einer abgasrückführeinrichtung
DE102014223891A1 (de) Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor und Betriebsverfahren für die Aufladeeinrichtung
DE10260778A1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102004062492A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Nutzturbine
DE102004049218A1 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasrückführungseinrichtung
DE102011077148A1 (de) Verbrennungsmotor
DE102022110454A1 (de) Motorsystem mit luftpumpe für verbesserten turboladerluftaustausch
EP3101242B1 (de) Unterdruckerzeugung im kurbelgehäuse zur partikelzahlreduzierung
DE102005048329A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
DE19744936A1 (de) Abgasrückführung bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE102006011422A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
DE10352712A1 (de) Mehrstufige Luftversorgungseinrichtung mit Zweistrom-Maschine
DE102012200444A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine
DE102009048713A1 (de) Entlüftungseinrichtung einer Verbrennungskraftmaschine
DE102007021934A1 (de) Ladervorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine
DE10226694A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
DE102020007366A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug
DE102019132079A1 (de) Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors
DE102010033680A1 (de) Verfahren zum Steuern der Turboaufladung eines Verbrennungsmotors und Turboaufladesystem
DE102020203806B4 (de) eCBV-MODUL

Legal Events

Date Code Title Description
PFA Name/firm changed

Owner name: MAN ENERGY SOLUTIONS SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: MAN DIESEL AND TURBO SE, DE

PL Patent ceased