DE19816840C2

DE19816840C2 - Brennkraftmaschine mit mehreren, wahlweise zu- und abschaltbaren Abgasturboladern

Info

Publication number: DE19816840C2
Application number: DE19816840A
Authority: DE
Inventors: Erwin Eichel
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: DE19816840A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen werden zur Verbesserung der Kennfeldbreite mehrere Abgasturbolader eingesetzt, von denen entsprechend der momentanen Motorleistung ein oder mehrere, bei manchen Motoren bis zu sechs Abgasturboladern in Betrieb sind. Das Zu- und Abschalten der Abgasturbolader erfolgt durch jeweils eine in der Abgasleitung vor oder hinter der Abgasturbine des Abgasturboladers angeordnete steuerbare Abgasabsperreinrichtung und eine in der Saugleitung des Ladeluftverdichters des Abgasturboladers angeordnete Ladeluftabsperreinrichtung. Diese üblicherweise in Form einer Abgasklappe bzw. einer Luftschaltklappe vorgesehenen Absperreinrichtungen werden kennfeldabhängig über Motordrehzahl, Abgasturboladerdrehzahl oder Ladeluftdruck gesteuert und in der Regel pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt. Üblicherweise ist die Ladeluftabsperreinrichtung mit der Abgasabsperreinrichtung mechanisch oder hydraulisch gekoppelt und wird zusammen mit dieser geöffnet und in den meisten Fällen zwangsgesteuert geschlossen. Da beim Zuschalten eines Abgasturboladers, insbesondere bei Hochfahrvorgängen der Ladeluftdruckaufbau der Motorleistung nacheilt, hat dies eine Rückströmung der Ladeluft in den Ansaugtrakt und damit einen verstärkten Einbruch des Ladeluftdrucks zur Folge. Um die Rückströmung der Ladeluft beim Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung zu verhindern, ist es bekannt, zumindest das Öffnungsverhalten der Ladeluftabsperreinrichtung gegenüber dem der Abgasabsperreinrichtung im Sinne eines selbsttätigen Öffnens der Ladeluftabsperreinrichtung zu entkoppeln.

Als nächstliegender Stand der Technik ist die DE 30 32 435 A1 anzusehen, in der ein Klappenschaltmechanismus für einen schaltbaren Abgasturbolader dargestellt ist. Zum Schalten einer Abgasklappe und einer Luftschaltklappe dienen Zylinder, deren Kolben über ein Gestänge mit den Klappen verbunden sind. Durch den an den Zylindern wirkenden Druck werden die Klappen zwangsgeöffnet und in Position gehalten. Um eine Rückströmung in der Ladeluftleitung der Ladeluft beim Öffnen der Luftschaltklappe zu verhindern, erfolgt eine Voröffnung der Abgasklappe, bis sich ein ausreichender Unterdruck in Strömungsrichtung hinter der Luftschaltklappe aufgebaut hat. Zum Schalten der Zylinder dienen Ventile, die durch den im System herrschenden Ladeluftdruck betätigbar sein können.

Aus der DE 38 24 406 C1 gehen Absperreinrichtungen in der Ladeluftleitung als bekannt hervor, die in Abhängigkeit von dem in der Ladeluftleitung herrschenden Druck schalten. Die entsprechenden Einrichtungen sind als selbsttätige Rückschlagventile dargestellt.

Bei der Einrichtung nach der US 4,228,665 wird ein elektrisches Stellelement zur Betätigung von Klappen für das Zu- und Abschalten von Abgasturboladern verwendet. Hierbei dient eine an der Betätigungsstange des Stellelements angreifende Feder dazu, die Schaltklappen in den Abgasleitungen in den Endstellungen jeweils zu fixieren.

Aus dem Buch von Rempke/Schmähl, "Mechanische Bauelemente und Baugruppen", 2., stark bearbeitete Auflage, VEB Verlag Technik, Berlin, 1981, Seiten 140 bis 143 gehen Kippspannwerke mit Hebel und daran angreifender Spannfeder als bekannt hervor, die zusammen mit Anschlägen eine Bewegungsbegrenzung bilden.

In dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 93 06 168 U1 ist ein Schnellschlussventil dargestellt, das sich einer Zugfeder und einer Kurbel bedient, um eine mit der Kurbel verbundene Ventilplatte in um 90 Grad zueinander versetzten Endlagen stabil zu halten.

Auch die Ventilausbildung nach der US 1,304,519 bedient sich einer Zugfeder, um eine Ventilplatte in zwei stabilen Endlagen zu halten. Das Öffnen und Schließen des Ventils erfolgt durch einen handbetätigten Hebel. Die Federspannung ist so abgestimmt, dass ein Öffnen des Ventils durch den am Ventil wirkenden Fluiddruck nicht erfolgt.

Aus der DE 38 24 373 C1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern bekannt, bei der ein Klappenschaltmechanismus zum zwangsweisen Schließen einer Ladeluftklappe und zur Freigabe für ein selbsttätiges Öffnen derselben bei Auftreten einer vorgesehenen Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftklappe vorgesehen ist. Dabei wird die Ladeluftklappe durch Feder- und/oder Schwerkraft und zusätzlich durch den Ladeluftdruck des oder der schon in Betrieb befindlichen Abgasturbolader gegen eine Dichtfläche gepresst und damit geschlossen gehalten. Beim Zuschalten des betreffenden Abgasturboladers wird zuerst die Abgasklappe geöffnet und nach Zunahme der Förderleistung des Verdichters und Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz erfolgt das Öffnen der Ladeluftklappe durch den anliegenden Atmosphärendruck gegen die Feder- und/oder Schwerkraft. Da im geöffneten Zustand der Luftschaltklappe deren Lage lediglich durch den Staudruck des Frischluftzustroms gegeben ist, nimmt diese keine eindeutige Offenstellung ein, sondern schwimmt in einer undefinierten Zwischenstellung und unterliegt damit einer flatternden Bewegung. Dies hat einen vorzeitigen Verschleiß der Lagerung der Luftschaltklappe zur Folge und kann über Instabilitäten in der Luftströmung und -förderung des Verdichters zu einem Verdichterpumpen führen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mechanismus zum Schalten eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine darzustellen, der ein stabiles Öffnungsverhalten der Luftschaltklappe besitzt und Rückströmen der Ladeluft beim Öffnen der Luftschaltklappe sicher vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern geschaffen, von denen einer oder mehrere durch jeweils eine in der Abgasleitung vor oder hinter der Abgasturbine angeordnete steuerbare Abgasabsperreinrichtung und eine in der Saugleitung des Ladeluftverdichters angeordnete selbsttätige Ladeluftabsperreinrichtung zu- und abschaltbar sind, wobei ein Klappenschaltmechanismus zum Schließen der Ladeluftabsperreinrichtung und zur Freigabe für ein selbsttätiges Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung (34) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß enthält der Klappenschaltmechanismus eine bistabile Betätigungseinrichtung, welche die Ladeluftabsperreinrichtung bis zum Erreichen der vorgegebenen Druckdifferenz geschlossen hält und nach Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz bis zu einer vorgegebenen Endlage öffnet und bis zum Schließen in der Endlage hält.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Druckdifferenz, bei welcher die Ladeluftabsperreinrichtung selbsttätig öffnet, einstellbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Ladeluftabsperreinrichtung und die Abgasabsperreinrichtung durch den Klappenschaltmechanismus im Sinne eines Schließens der Ladeluftabsperreinrichtung bei Schließen der Abgasabsperreinrichtung und einer Freigabe für das selbsttätige Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung bei Öffnen der Abgasabsperreinrichtung betätigt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ladeluftabsperreinrichtung eine exzentrisch gelagerte, im geschlossenen Zustand an einer Dichtfläche anliegende Luftschaltklappe enthält, die über einen mit deren Schwenkachse drehfest gekoppelten Klappenhebel mit einem Betätigungselement gekoppelt ist, durch welches der Klappenhebel im Sinne eines zwangsweisen Schließens und der Freigabe eines selbsttätigen Öffnens der Luftschaltklappe betätigbar ist.

Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, die bistabile Betätigungseinrichtung durch einen Federmechanismus auszubilden, welcher bei geschlossener Luftschaltklappe auf den Klappenhebel eine Schließkraft vorgesehener Größe ausübt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes auf den Klappenhebel eine Kraft im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe bis zum Erreichen der Endlage ausübt.

Vorzugsweise enthält der die bistabile Betätigungseinrichtung bildende Federmechanismus eine mit dem Klappenhebel gekoppelte Zugfeder, die an einem Ende an einem von der Schwenkachse beabstandet an dem Klappenhebel vorgesehenen ersten Widerlager und an dem anderen Ende an einem bezüglich der Schwenkachse dem ersten Widerlager gegenüberliegenden feststehenden zweiten Widerlager angreift, wobei sich die durch die beiden Widerlager bezüglich der Schwenkachse definierte Federkraftwirklinie bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes von einer im Sinne eines Schließens der Luftschaltklappe auf eine im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe wirkende Kraft ändert.

Gemäß einer Weiterbildung hiervon ist die Lage des feststehenden zweiten Widerlagers zur Veränderung der Federkraftwirklinie im Sinne einer Veränderung der die Luftschaltklappe geschlossen haltenden Kraft verschiebbar.

Vorteilhafterweise ist die Lage des feststehenden zweiten Widerlagers durch einen Exzenter verschiebbar.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die bistabile Betätigungseinrichtung ein schwerkraftbetätigter Mechanismus, welcher bei geschlossener Luftschaltklappe auf den Klappenhebel eine Schließkraft vorgegebener Größe ausübt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes auf den Klappenhebel eine Kraft im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe bis zum Erreichen der Endlage ausübt.

Die Ladeluftabsperreinrichtung und die Abgasabsperreinrichtung können durch einen mit einem Betätigungselement der Abgasabsperreinrichtung gekoppelten und durch dieses zwischen zwei Lagen bewegbaren Zwischenhebel gekoppelt werden, der ein Langloch aufweist, zwischen dessen Enden ein am Klappenhebel der Luftschaltklappe angeordneter Schwenkzapfen beweglich ist, wobei die Luftschaltklappe durch Mitnahme des Schwenkzapfens durch das eine Ende des Zwischenhebellanglochs beim Schließen der Abgasabsperreinrichtung zwangsweise geschlossen wird und sich durch freie Bewegung des Schwenkzapfens entlang des Zwischenhebellanglochs in der dem geöffneten Zustand der Abgasabsperreinrichtung entsprechenden Lage des Zwischenhebels selbsttätig öffnen kann.

Das Befestigungselement der Abgasabsperreinrichtung kann durch einen Schaltzylinder gebildet sein, mit dessen Kolbenstange der Zwischenhebel gekoppelt ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit zwei parallel arbeitenden Abgasturboladern, von denen einer zu- und abschaltbar ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Ladeluftabsperreinrichtung zum Zu- und Abschalten des einen Abgasturboladers der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine; und

Fig. 3a) bis 3c) schematisierte Darstellungen des Bewegungsablaufs bei der Betätigung der in Fig. 2 gezeigten Ladeluftabsperreinrichtung.

Bei der in Fig. 1 in schematischer Darstellung gezeigten Brennkraftmaschine 10 handelt es sich um einen Kolbenmotor, welcher durch zwei Abgasturbolader 11, 12 aufgeladen wird. Jeder Abgasturbolader 11, 12 verfügt jeweils über eine Abgasturbine 17 bzw. 23, die über eine Abgasleitung 26 an eine Abgassammelleitung 25 der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen ist, und über je einen Ladeluftverdichter 18 bzw. 24, der zwischen eine der Zufuhr von Frischluft dienende Saugleitung 36 bzw. 37 und eine zu einer Ladeluftsammelleitung 31 der Brennkraftmaschine 10 führende Ladeluftleitung 29 bzw. 30 geschaltet ist. In jeder Ladeluftleitung 29 bzw. 30 ist ein Ladeluftkühler 28 für die von den Ladeluftverdichtern 18, 24 komprimierte Luft vorgesehen.

Der Abgasturbolader 11 ist abgasseitig und ladeluftseitig dauernd zugeschaltet, während der Abgasturbolader 12 zu- und abschaltbar ausgebildet ist. Der dauernd zugeschaltete Abgasturbolader 11 dient der Ladeluftversorgung der Brennkraftmaschine 10 bei Leerlauf und niedriger Last, während bei Mittel- und Hochlast zusätzlich der Abgasturbolader 12 zugeschaltet wird.

In der zu der Turbine 23 des abschaltbaren Abgasturboladers 12 führenden Abgasleitung 27 ist eine Abgasabsperreinrichtung 33 vorgesehen, welche über eine Steuerleitung 32 durch den Ladeluftdruck in der Ladeluftsammelleitung 31 steuerbar ist. In der zum Ladeluftverdichter 24 des abschaltbaren Laders 12 führenden Saugleitung 37 ist eine Ladeluftabsperreinrichtung 34 vorgesehen, welche dazu dient, das Abströmen von komprimierter Ladeluft aus der Ladeluftsammelleitung 31 rückwärts durch den Ladeluftverdichter 24 zu verhindern, wenn dieser nicht fördert.

Die Ladeluftabsperreinrichtung 34 ist in Fig. 2 in der Seitenansicht dargestellt. Irn Inneren eines Gehäuses 35 der Ladeluftabsperreinrichtung 34 ist eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Luftschaltklappe 50 vorgesehen, welche im geschlossenen Zustand an einer in der Figur ebenfalls gestrichelt dargestellten Dichtfläche 53 anliegt. Die Luftschaltklappe 50 ist mittels einer mit dieser drehfest verbundenen Schwenkachse 51 exzentrisch gelagert und über einen mit der Schwenkachse 51 drehfest verbundenen Klappenhebel 52 um den in der Figur gezeigten Öffnungswinkel schwenkbar. In einem Abstand von der Schwenkachse 51 befindet sich an dem Klappenhebel 52 ein Schwenkzapfen 54, welcher in ein Langloch 62 eines Betätigungselements in Form eines Zwischenhebels 61 eingreift. Der Zwischenhebel 61 ist an einem Drehzapfen 63 mit einer in dieser Figur nicht zu sehenden Kolbenstange 64 eines Schaltzylinders 60 gekoppelt, welcher der Betätigung der Abgasabsperreinrichtung 33 aus Fig. 1 dient.

Zwischen einem an dem Klappenhebel 52 im Abstand zur Schwenkachse 51 angeordneten ersten Widerlager 56 und einem zweiten, feststehenden Widerlager 57, welches bezüglich der Schwenkachse 51 dem ersten Widerlager 56 gegenüberliegend angeordnet ist, ist eine Zugfeder 55 angeordnet. Diese Zugfeder 55 bildet zusammen mit dem Klappenhebel 52 eine bistabile Betätigungseinrichtung für die Luftschaltklappe 50 der Ladeluftabsperreinrichtung 34, welche in der Lage ist, die Ladeluftabsperreinrichtung 34 bis zum Erreichen einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung 34 geschlossen zu halten und diese nach Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz aufgrund der zunehmenden Förderleistung des Ladeluflverdichters 24 des schaltbaren Abgasturboladers 12 bis zur Öffnungsendlage zu öffnen und dort zu halten, bis die Ladeluftabsperreinrichtung 34 wieder geschlossen wird. Dies erfolgt dadurch, daß bei geschlossener Luftschaltklappe 50 die durch die beiden Widerlager 56, 57 bezüglich der Schwenkachse 51 definierte Federkraftwirklinie der Zugfeder 55 links vom Zentrum der Schwenkachse 51 liegt, in Fig. 2 durch A gekennzeichnet, während nach Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes der Luftschaltklappe 50 aufgrund eines Ansteigens der vorher genannten Druckdifferenz sich die Federwirklinie der Zugfeder 55 über das Zentrum der Schwenkachse 51 hinaus nach rechts verschiebt, in Fig. 2 durch B gekennzeichnet, so daß die Luftschaltklappe 50 bis zum Erreichen ihrer Endlage durch die Kraft der Zugfeder 55 vollständig geöffnet wird.

Zur Kopplung der Luftschaltklappe 50 der Ladeluftabsperreinrichtung 34 mit der Abgasabsperreinrichtung 33, welche in Fig. 2 nicht dargestellt ist, ist ein Zwischenhebel 61 vorgesehen, der an seinem einen Ende mittels eines Drehzapfens 63 mit der Kolbenstange eines Betätigungselements für die Abgasabsperreinrichtung 33 in Form eines Schaltzylinders 60 gekoppelt ist. Der Zwischenhebel 61 ist bei Betätigung des Schaltzylinders 60 zwischen zwei Endlagen bewegbar, entsprechend dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand der Abgasabsperreinrichtung 33. In dem Zwischenhebel 61 ist ein Langloch 62 ausgebildet, zwischen dessen Enden ein am Klappenhebel 52 der Luftschaltklappe 50 angeordneter Schwenkzapfen 54 beweglich ist, wobei die Luftschaltklappe 50 durch Anlage des Schwenkzapfens 54 an dem einen Ende des Zwischenhebellanglochs 62 in der in Fig. 2 dargestellten, dem geschlossenen Zustand der Abgasabsperreinrichtung 33 entsprechenden Lage des Zwischenhebels 61 zwangsweise geschlossen ist. Bei geöffneter Abgasabsperreinrichtung 33 ist der Zwischenhebel 61 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Lage um im wesentlichen die Länge des Langlochs 62 nach rechts verschoben, so daß der Schwenkzapfen 54 am linken Ende des Langlochs 62 anliegt und so eine freie Bewegung des Schwenkzapfens 54 über die Länge des Zwischenhebellanglochs 62 möglich ist, wobei die Bewegung des Schwenkzapfens 54 auf der in Fig. 2 strichpunktiert dargestellten Kreisbahn durch ein Schwenken des Zwischenhebels 61 um den Drehzapfen 63 möglich ist. Somit ist der Klappenhebel 52 bei geöffneter Abgasabsperreinrichtung 33 zu der oben beschriebenen selbsttätigen Öffnung freigegeben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3a) bis c) soll nun das Zusammenwirken der einzelnen Elemente des im wesentlichen die Komponenten 60, 61, 52, 55 umfassenden Klappenschaltmechanismus beschrieben werden.

Fig. 3a) zeigt entsprechend Fig. 2 den Zustand, in welchem die Abgasabsperreinrichtung 33 und auch die Luftschaltklappe 50 der Ladeluftabsperreinrichtung 34 geschlossen sind. Wie vorher beschrieben, liegt der Schwenkzapfen 54 am rechten Ende des Langlochs 62 an, so dass die Luftschaltklappe 50 zwangsweise geschlossen ist.

Bei dem in Fig. 3b) gezeigten Zustand ist der mit der Kolbenstange 64 des die Abgasabsperreinrichtung 33 betätigenden Schaltzylinders 60 gekoppelte Zwischenhebel 61 entsprechend dem geöffneten Zustand der Abgasabsperreinrichtung 33 nach rechts verschoben, so dass der Schwenkzapfen 54 am linken Ende des Langlochs 62 anliegt, so dass ein selbsttätiges Öffnen der Luftschaltklappe 50 freigegeben ist, sofern die das Öffnen der Luftschaltklappe 50 bewirkende Druckdifferenz den vorgegebenen Wert überschreitet.

Wenn die Förderleistung des Ladeluftverdichters 24 des schaltbaren Abgasturboladers 12 nach dem Öffnen der Abgasabsperreinrichtung 33 so weit angewachsen ist, dass die Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung 34 bzw. der Luftschaltklappe 50 den vorgegebenen Wert übersteigt, wird diese geöffnet, wobei sich die Federkraftwirklinie von der Position A auf die Position B verschiebt und damit die Luftschaltklappe 50 durch die Wirkung der Zugfeder 55 vollständig bis zu ihrer Endlage geöffnet wird. Dabei schwenkt der Schwenkzapfen 54 unter Drehung des Zwischenhebels 61 um den Drehzapfen 63 bis zum rechten Ende des Langlochs 62, was in Fig. 3c) dargestellt ist.

Beim Abschalten des Abgasturboladers 12 im Gefolge einer Lastabsenkung der Brennkraftmaschine wird die Abgasabsperreinrichtung 33 geschlossen und damit ein zwangsweises Schließen auch der Luftschaltklappe 50 herbeigeführt, indem nämlich der Schwenkzapfen 54 an dem Klappenhebel 52 vom rechten Ende des Langlochs 62 mit dem Zurückziehen des Zwischenhebels 61 zusammen mit der Kolbenstange 64 des Schaltzylinders 60 in die in Fig. 3a) gezeigte Lage mitgenommen wird. Hierdurch erfolgt ein zwangsweises Schließen der Luftschaltklappe 50 zusammen mit der Abgasabsperreinrichtung 33.

Bezugszeichenliste

10

Brennkraftmaschine

11

Abgasturbolader

12

Abgasturbolader

13

-

14

-

15

-

16

-

17

Abgasturbine

18

Ladeluftverdichter

19

-

20

-

21

-

22

-

23

Abgasturbine

24

Ladeluftverdichter

25

Abgassammelleitung

26

Abgasleitung

27

Abgasleitung

28

Ladeluftkühler

29

Ladeluftleitung

30

Ladeluftleitung

31

Ladeluftsammelleitung

32

Steuerleitung

33

Abgasabsperreinrichtung

34

Ladeluftabsperreinrichtung

35

Gehäuse

36

Saugleitung

37

Saugleitung

38

-

39

-

40

-

41

-

42

-

43

-

44

-

45

-

46

-

47

-

48

-

49

-

50

Luftschaltklappe

51

Schwenkachse

52

Klappenhebel

53

Dichtfläche

54

Schwenkzapfen

55

Zugfeder

56

erstes Widerlager

57

zweites Widerlager

58

-

59

-

60

Schaltzylinder

61

Zwischenhebel

62

Langloch

63

Drehzapfen

64

Kolbenstange

Claims

1. Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern (11, 12), von denen mindestens einer durch jeweils eine in der Abgasleitung (27) vor oder hinter der Abgasturbine (23) angeordnete steuerbare Abgasabsperreinrichtung (33) und eine in der Saugleitung (37) des Ladeluftverdichters (24) angeordnete Ladeluftabsperreinrichtung (34) zu- und abschaltbar ist, wobei zum Schließen und zur Freigabe für ein selbsttätiges Öffnen der als Klappe ausgebildeten Ladeluftabsperreinrichtung (34) ein Klappenschaltmechanismus (60, 61, 52, 55) vorgesehen ist, der nach dem selbsttätigen Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung (34) diese bis zu einer vorgegebenen Endlage öffnet und bis zum Schließen in dieser Endlage hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenschaltmechanismus (60, 61, 52, 55) eine bistabile Bestätigungseinrichtung aufweist, welche die zum selbsttätigen Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung (34) notwendige Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung (34) vorgibt, bis zum selbsttätigen Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung (34) diese geschlossen hält und nach dem selbsttätigen Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung (34) diese bis zu einer vorgegebenen Endlage öffnet und bis zum Schließen in dieser Endlage hält.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz, bei welcher die Ladeluftabsperreinrichtung (34) selbsttätig öffnet, einstellbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeluftabsperreinrichtung (34) und die Abgasabsperreinrichtung (33) durch den Klappenschaltmechanismus (60, 61, 52, 55) im Sinne eines Schließens der Ladeluftabsperreinrichtung (34) bei Schließen der Abgasabsperreinrichtung (33) und einer Freigabe für das selbsttätige Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung (34) bei Öffnung der Abgasabsperreinrichtung (33) betätigt werden.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeluftabsperreinrichtung (34) eine exzentrisch gelagerte, im geschlossenen Zustand an einer Dichtfläche (53) anliegende Luftschaltklappe (50) enthält, die über einen mit deren Schwenkachse (51) drehfest gekoppelten Klappenhebel (52) mit einem Betätigungselement (61) gekoppelt ist, durch welches der Klappenhebel (52) im Sinne eines zwangsweisen Schließens und der Freigabe eines selbsttätigen Öffnens der Luftschaltklappe (50) betätigbar ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Betätigungseinrichtung durch einen Federmechanismus (52, 55) gebildet ist, welcher bei geschlossener Luftschaltklappe (50) auf den Klappenhebel (52) eine Schließkraft vorgegebener Größe ausübt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes auf den Klappenhebel (52) eine Kraft im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe (50) bis zum Erreichen der Endlage ausübt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die bistabile Betätigungseinrichtung (52, 55) bildende Federmechanismus eine mit dem Klappenhebel (52) gekoppelte Zugfeder (55) enthält, die an einem Ende an einem von der Schwenkachse (51) beabstandet an dem Klappenhebel (52) vorgesehenen ersten Widerlager (56) und an dem anderen Ende an einem bezüglich der Schwenkachse (51) dem ersten Widerlager (56) gegenüberliegenden feststehenden zweiten Widerlager (57) angreift, wobei sich die durch die beiden Widerlager (56, 57) bezüglich der Schwenkachse (51) definierte Federkraftwirklinie bei Überschreiten des vorgegebenen Öffnungsmaßes von einer im Sinne eines Schließens der Luftschaltklappe (50) auf eine im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe (50) wirkende Kraft ändert.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des feststehenden zweiten Widerlagers (57) zur Veränderung der Federkraftwirklinie im Sinne einer Veränderung der die Luftschaltklappe geschlossen haltenden Kraft verschiebbar ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des festen, zweiten Widerlagers (57) durch einen Exzenter verschiebbar ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bistabile Betätigungseinrichtung ein schwerkraftbetätigter Mechanismus ist, welcher bei geschlossener Luftschaltklappe (50) auf den Klappenhebel (52) eine Schließkraft vorgegebener Größe ausübt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Öffnungsmaßes auf den Klappenhebel (52) eine Kraft im Sinne eines Öffnens der Luftschaltklappe (50) bis zum Erreichen der Endlage ausübt.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeluftabsperreinrichtung (34) und die Abgasabsperreinrichtung (33) durch einen mit einem Betätigungselement (60) der Abgasabsperreinrichtung (33) gekoppelten und durch dieses zwischen zwei Lagen bewegbaren Zwischenhebel (61) gekoppelt werden, der ein Langloch (62) aufweist, zwischen dessen Enden ein am Klappenhebel (52) der Luftschaltklappe (50) angeordneter Schwenkzapfen (54) beweglich ist, wobei die Luftschaltklappe (50) durch Mitnahme des Schwenkzapfens (54) durch das eine Ende des Zwischenhebellanglochs (62) beim Schließen der Abgasabsperreinrichtung (33) zwangsweise geschlossen wird und sich durch freie Bewegung des Schwenkzapfens (54) entlang des Zwischenhebellanglochs (62) in der dem geöffneten Zustand der Abgasabsperreinrichtung (33) entsprechenden Lage des Zwischenhebels (61) selbsttätig öffnen kann.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (60) der Abgasabsperreinrichtung (33) durch einen Schaltzylinder gebildet ist, mit dessen Kolbenstange (64) der Zwischenhebel (61) gekoppelt ist.