DE2454167A1 - Exhaust turbine supercharger - turbine is accelerated by engine after burner to produce additional air for auxiliary combustion chamber - Google Patents

Abstract

The exhaust turbine super charger (12, 13) is provided with additional exhaust gas pressure via a pipe (17) from an auxiliary combustion chamber (15) in order to improve the engine (11) acceleration. The auxiliary combustion chamber air feed is taken from the compressor outlet (19) before the cooler (14) and fed to an after burner (23) in the engine exhaust manifold (16) provided with an igniter (24). A three way valve (25) in the fuel feed turns off the fuel supply to the after burner and feeds in its place, cool air from the compressor (12) in order to protect the after burner (23) from thermal damage when the engine operates on full load.

Description

Verfahren zum Starten einer Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Starten einer Brennkammer, die zusätzlich Gas zur Abgas turbine des Abgasturboladers einer aufgeladenen Brennkraftmaschine liefert, um deren Beschleunigungsverhalten zu verbessern. Method of Starting a Combustion Chamber The invention relates to on a method for starting a combustion chamber, which also supplies gas to the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger of a supercharged internal combustion engine supplies to its acceleration behavior to improve.

Das Starten der-Brennkammer, das rasch erfolgen muß, damit die Brennkammer kurzfristig wirksam wird, ist immer dann kritisch, wenn die Brennkraftmaschine aus dem Leerlauf heraus oder von geringer Last aus auf ihre Höchstleistung beschleunigen muß. Bei Leerlauf und geringer Last ist der Ladeluftmassenstrom und der Ladeluftdruck sehr gering, denn die Brennkraftmaschine arbeitet in diesen Betriebszuständen praktisch ohne Auf ladung und saugt die notwendige Luft durch den Abgasturbolader hindurch an. Dadurch ist es in dieser Situation nicht möglich, die zum raschen Starten der Brennkammer erforderliche Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung abzuzweigen, weil kein ausreichendes Druckgefälle zur Verfügung steht.The starting of the combustion chamber, which must be done quickly in order for the combustion chamber takes effect for a short time is always critical when the internal combustion engine is off accelerate from idle or from low load to their maximum performance got to. At idle and low load is the charge air mass flow and the charge air pressure very low, because the internal combustion engine works practically in these operating states without charging and sucks the necessary air through the exhaust gas turbocharger at. This means that in this situation it is not possible to start the To branch off the required combustion air from the charge air line for the combustion chamber, because there is not a sufficient pressure gradient available.

Es ist bekannt, die zum Starten einer Brennkammer notwendige Verbrennungsluft durch ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse zu fördern oder den Abgasturbolader zu diesem Zweck durch einen Elektromotor zusätzlich anzutreiben. In beiden Fällen handelt es sich um Zusatzaggregate mit grossem Leistungsbedarf, deren Unterbringung an der Brennkraftmaschine immer Schwierigkeiten bereitet. Auch ist die Bereitstellung der nicht unerheblichen elektrischen Leistung bei vielen Anwendungsfällen, z.B. bei einem Fahrzeug, mit großen Schwierigkeiten und zusätzlichem Aufwand an Bauvolumen, Gewicht und Kosten verbunden.It is known that the combustion air required to start a combustion chamber by means of an electric motor driven fan or the exhaust gas turbocharger for this purpose additionally driven by an electric motor. In both cases it concerns additional units with large Power requirement, their placement on the internal combustion engine always causes difficulties. Even is the provision of the not inconsiderable electrical power for many Use cases, e.g. in a vehicle, with great difficulties and additional Costs associated with construction volume, weight and costs.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Starten einer Brennkammer zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.It is therefore an object of the invention to provide a method for starting a To create combustion chamber that does not have the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zum Starten der Brennkammer erforderliche Verbrennungsluft vom Abgasturbolader durch Erhöhen des Ladeluftmassenstromes und/oder Ladeluftdruckes bereitgestellt wird, indem eine Leistungssteigerung der Abgasturbine dadurch bewirkt wird, daß, wie an sich bekannt, über eine Vorrichtung in die Abgasleitung eingeführter Kraftstoff unter Ausnutzung des bei Leerlauf oder geringer Last im Abgas vorhandenen Luftüberschusses verbrennt und die daraus resultierende Temperaturerhöhung und Vergrößerung des Abgasmassenstromes die erforderliche Leistungssteigerung der Abgasturbine ergibt.This object is achieved according to the invention in that the starting the combustion air required for the combustion chamber from the exhaust gas turbocharger by increasing it of the charge air mass flow and / or charge air pressure is provided by a The increase in the performance of the exhaust gas turbine is brought about by the fact that, as is known per se, Fuel introduced into the exhaust pipe via a device under utilization of the excess air present in the exhaust gas when idling or at low load and the resulting increase in temperature and increase in the exhaust gas mass flow the required increase in performance of the exhaust gas turbine results.

Um die Vorrichtung, mit der der Kraftstoff in die Abgasleitung eingeführt wird, vor der Zerstörung durch die bei Volllast sehr heißen Abgase zu schützen, wird gemäß der Erfindung bei abgestellter Kraftstoffzufuhr über ein 3-Wege-Ventil in der Kraftstoffzuleitung Kühlluft innerhalb der Vorrichtung über die Kraftstoffwege geführt, die sich nach Verlassen der Vorrichtung dem Abgas der Brennkraftmaschine zumischt.To the device with which the fuel is introduced into the exhaust pipe is to protect against destruction by the exhaust gases, which are very hot at full load, is according to the invention with the fuel supply switched off via a 3-way valve in the fuel supply line, cooling air within the device via the fuel paths out, which is after leaving the device to the exhaust gas of the internal combustion engine mixes.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Durchführung nur ein geringer apparativer Aufwand erforderlich ist, der sich zudem ohne Schwierigkeit an einer Brennkraftmaschine unterbringen läßt, und daß ein Teil der von der Brennkraftmaschine zum Fördern der Verbrennungsluft aufgewendeten Arbeit, die in Form des Luftüberschusses im Abgas noch enthalten ist, in sinnvoller Weise zur Verbesserung der Maschinencharakteristik genutzt wird.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that only a small amount of equipment is required to carry out the can also be accommodated on an internal combustion engine without difficulty, and that a part of the expended by the internal combustion engine for conveying the combustion air Work that is still contained in the exhaust gas in the form of excess air makes more sense Way is used to improve the machine characteristics.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below.

Eine Brennkraftmaschine ii ist mit einem Abgasturbolader, der aus Lader 12 und Abgasturbine 13 besteht, einem Ladeluftkühler 14 und einer über die Leitung 17 zusätzlich Gas zur Abgasturbine 13 liefernden Brennkammer 15 ausgerüstet, um das Beschleunigungsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern. Die Verbrennungsluft für die Brennkammer 15 wird der Ladeluftleitung 19 zwischen Lader 12 und Ladeluftkühler 14 entnommen und über Luftzuleitung 20, Absperrorgan 21 und Luftzuleitung 22 der Brennkammer 15 zugeführt.An internal combustion engine ii is equipped with an exhaust gas turbocharger, which is made of Loader 12 and exhaust gas turbine 13 consists, a charge air cooler 14 and one on the Line 17 is additionally equipped with the combustion chamber 15 delivering gas to the exhaust gas turbine 13, to improve the acceleration behavior of the internal combustion engine. The combustion air for the combustion chamber 15, the charge air line 19 between the charger 12 and the charge air cooler 14 removed and via air supply line 20, shut-off device 21 and air supply line 22 of the Combustion chamber 15 supplied.

Die zum Starten der Brennkammer 15 erforderliche Verbrennungsluft wird vom Abgasturbolader durch Erhöhen des LadeluStmassenstromes und/oder Luftdruckes bereitgestellt, indem eine Leistungssteigerung der Abgasturbine 13 dadurch bewirkt wird, daß der über eine Vorrichtung 23 in die Abgasleitung 16 eingeführte Kraftstoff unter Ausnutaung des bei Leerlauf oder geringer Last im Abgas vorhandenen Lufüberschusses verbrennt und die daraus resultierende Temperaturerhöhung und Vergrößerung des Abgasmassenstromes die erforderliche Leistungssteigerung der Abgasturbine 13 ergibt.The combustion air required to start the combustion chamber 15 is generated by the exhaust gas turbocharger by increasing the charge air mass flow and / or air pressure provided by causing an increase in the performance of the exhaust gas turbine 13 that the fuel introduced into the exhaust pipe 16 via a device 23 with exhaustion of the idle or low load in the exhaust gas Excess air burns and the resulting increase in temperature and enlargement of the exhaust gas mass flow, the required increase in output of the exhaust gas turbine 13 results.

In der Abgasleitung 15 ist in Strömungsrichtung hinter der Vorrichtung 25 ein Flammrohr 18 angeordnet, das eine intensive Durchmischung der Abgase mit dem eingeführten Kraftstoff bewirkt. Das Zünden des Kraftstoffes wird durch eine Zündeinrichtung 24 unterstützt.In the exhaust pipe 15 is behind the device in the direction of flow 25 a flame tube 18 arranged, which an intensive mixing of the exhaust gases with the imported fuel causes. The fuel is ignited by a Ignition device 24 supported.

Um die Vorrichtung 25 vor der Zerstörung durch die bei Volllast sehr heißen Abgase zu schützen, wird bei abgestellter Kraftstoffzufuhr über ein 5-Wege-Ventil 25 in der Kraftstoffzuleitung 26, 27 Kühlluft innerhalb der Vorrichtung 25 über die Kraftstoffwege geführt. Die Kühlluft, die der Luftzuleitung 20 entnommen wird, vermischt sich nach Verlassen der Vorrichtung 25 mit den Abgasen aus der Brennkraftmaschine 11.To the device 25 from being destroyed by the at full load very To protect hot exhaust gases, when the fuel supply is switched off, a 5-way valve 25 in the fuel supply line 26, 27 cooling air within the device 25 over the fuel routes led. The cooling air that is taken from the air supply line 20, mixes after leaving the device 25 with the exhaust gases from the internal combustion engine 11.

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Starten einer Brennkammer, die zusätzlich Gas zur Abgas turbine des Abgasturboladers einer aufgeladenen Brennkraftmaschine liefert, um deren Beschleunigungsverhalten zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Starten der Brennkammer (15) erforderliche Verbrennungsluft vom Abgasturbolader (12 + 15) durch Erhöhen des Ladeluftmassenstromes und/oder Iadeluftdruckes bereitgestellt wird, indem eine Leistungssteigerung der Abgasturbine (15) dadurch bewirkt wird, dai3, wie an sich bekannt, über eine Vorrichtung (23) in die Abgasleitung (16) eingeführter Kraftstoff unter Ausnutzung des bei Leerlauf oder geringer Last im Abgas vorhandenen Luftüberschusses verbrennt und die daraus resultierende Temperaturerhöhung und Vergrößerung des Abgasmassenstromes die erforderliche Leistungssteigerung der Abgasturbine (15) ergibt.1. Procedure for starting a combustion chamber that additionally supplies gas Exhaust turbine of the exhaust gas turbocharger of a supercharged internal combustion engine supplies, to improve their acceleration behavior, characterized in that the Combustion air from the exhaust gas turbocharger required to start the combustion chamber (15) (12 + 15) provided by increasing the charge air mass flow and / or Iadeluftdruckes is achieved by increasing the output of the exhaust gas turbine (15), dai3, as is known per se, introduced into the exhaust pipe (16) via a device (23) Fuel using what is present in the exhaust gas when idling or at low load Excess air burns and the resulting increase in temperature and enlargement of the exhaust gas mass flow the required increase in output of the exhaust gas turbine (15) results. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgestellter Kraftstoffzufuhr über ein 5-Wege-Ventil (25) in der Kraftstoffzuleitung (26, 27) Kühlluft innerhalb der Vorrichtung (23) über die Kraftstoffwege geführt wird, die sich nach Verlassen der Vorrichtung (25) dem Abgas der Brennkraftmaschine (11) zumischt.2. The method according to claim 1, characterized in that when turned off Fuel supply via a 5-way valve (25) in the fuel supply line (26, 27) Cooling air is passed within the device (23) via the fuel paths that after leaving the device (25) is mixed with the exhaust gas of the internal combustion engine (11).