DE2527871A1 - Mehrere arbeitsraeume bildende brennkraftmaschine mit abgasturbolader - Google Patents

Mehrere arbeitsraeume bildende brennkraftmaschine mit abgasturbolader

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DE2527871A1 DE19752527871 DE2527871A DE2527871A1 DE 2527871 A1 DE2527871 A1 DE 2527871A1 DE 19752527871 DE19752527871 DE 19752527871 DE 2527871 A DE2527871 A DE 2527871A DE 2527871 A1 DE2527871 A1 DE 2527871A1
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Description

Klöckner-Humboldt-DeutzAG AlCHD 3 Köln 30, den 2. Juni 1975
Unsere Zeichen: D 75/47 APTA R/Ro
Mehrere Arbeitsräume bildende Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft eine mehrere Arbeitsräume bildende Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, bei dem eine regelbare Bypaßleitung die Druckseite des Verdichters mit dem Abgassystem verbindet und dort in einen Bereich niedrigeren Druckes mündet.
Bei Brennkraftmaschinen mit einstufiger oder mit mehrstufiger Abgasturboaufladung ist es bekannt, in bestimmten Betriebsbsreichen einen Teil der geförderten Verbrennungsluft unter Umgehung der Brennkraftmaschine dem Abgas vor der Abgasturbine beizumischen (DT-PS 614 348, DT-OS 2 038 810 und DT-PS 1 12G 687).
Schwierigkeiten bereitet die Forderung, in allen Betriebspunkten ein positives Druckgefälle zwischen Ladeluft- und
609882/0064
Klöckner-Humboldt-Deutz AG £ΛΙ%ΗίΕ* - 2 - 2.6.1975
D 75/46
Abgasleitung sicherzustellen. Im allgemeinen sind hierfür besondere Regelventile oder druckmindernde Vorrichtungen in der Abgasleitung erforderlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung üblicher Bauteile Wege aufzuzeigen, mit möglichst geringem Energieverlust die Absteuerung von Hischluft darzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bypaßleitung in die als Unterdruckzone ausgebildete Mischzone eines Pulskonverters mündet. Bei einem Pulskonverter werden die Druckstöße der Abgase in einer Ejektordüse in hohe Geschwindigkeit umgesetzt, so daß in dem sich anschließenden Mischrohr eine Zone niedrigeren Druckes erzeugt wird. Danach wird in einem Diffusor die Geschwindigkeit wieder in Druck umgesetzt, bevor das Abgas über ein Speichervolumen der Turbine zugeführt wird. Erfindungsgemäß eignet sich daher die Mischzone eines Pulskonverters besonders zur Einspeisung der verdichteten Frischluft, ohne daß besondere Steuerorgane erforderlich sind.
609882/0064
A KHD
Klöckner+fumboldt-Deutz AG 6&T%M~tU*f - 3 - 2.6.1975
Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht darin, daß die Verbindungsleitung im Bereich des Leitapparates bzw. der Einlaufspirale der Abgasturbine mündet. In der Regel findet hier eine Beschleunigung des Abgasstromes statt. Hierdurch wird ebenfalls der Druck herabgesetzt, und es ergeben sich gute Bedingungen fttir die Einspeisung der Frischluft.
Bei mehrstufigen Abgasturboladern, ist es in Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, daß die Bypaßleitung zwischen einer höheren Verdichterstufe und einer niedrigeren Turbinenstufe angeordnet ist. Durch diese Maßnahmen ist ebenfalls gewährleistet, daß in allen Betriebspunkten ein Druckgefälle von der Abzweigstelle der Frischluftleitung zur Mündungsstelle in der Abgasleitung besteht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die geschilderten Maßnahmenzu kombinieren, also beispielsweise einen Teilstrom im Pulskonverter und den anderen Teilstrom in der Einlaufspirale der Turbine zuzuführen.
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A KHD
Klöckner-Humboldt-Deutz AG ΖΛ I%1"1 LT - 4 - 2.6.1975
Durch die erfindungsgemäßen Lösungen kann - gegebenenfalls unter Einbeziehung einer Brennkammer - erreicht werden, daß der Volumenstrom durch den Abgasturbolader unter allen motorischen Bedingungen weitgehend konstant gehalten wird und somit die Einhaltung optimaler Wirkungsgrade des ATL gewährleistet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. 1 zeigt in schematischer Weise eine erfindungsgemäße mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine, bei der Frischluft in die Mischzone eines Pulskonverters eingespeist wird.
Abb. 2 zeigt ebenfalls in schematischer Weise eine erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine bei der verdichtete Frischluft in den Bereich des Leitapparates der Abgasturbine eingespeist wird.
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KHCJ
Klöckner-Humboldt-Dputz AG Z^ ■"%■""■ I^ - 5 - 21.6.
Abb. 3 zeigt eine erfindungsgemäße mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mehrstufiger Aogasturboaufladung, bei der verdichtete Frischluft einer höheren Verdichterstufe vox- einer niedrigeren Abgasturbinenstufe eingespeist wird.
Gleichwirkende Teile sind in allen Abbildungen mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Eine mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine 1, an deren Stelle auch eine mehrere Arbeitsräume bildende Rotationskolben-Brennkraftmaschine treten kann, wird durch einen Abgasturbolader 2 aufgeladen, dessen Abgasturbine mit 3 und dessen Verdichter mit 4 bezeichnet ist. Der Verdichter 4 saugt über eine Ansaugleitung 5 Frischluft an und fördert die verdichtete Luft über eine Druckleitung 6 und einen Ladeluftkühler 7 in das Ansaugsystem der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1. Beim Start und dem Teillastbereich ist es vorteilhaft, wenn die verdichtete Frischluft nicht gekühlt, sondern je nach Bedarf
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Klöckner-Humboldt-Deute AG ZaKMLMU _£_ 21675
zusätzlich erwärmt wird. Zu diesem Zweck dient eine Umgehungsleitung S, mittels der in den genannten Betriebsbereichen die verdichtete Frischluft unter Umgehung des Ladeluftkühlers 7
durch einen Abgaswärmetauscher 9 geleitet und erwärmt dem Motor zugeführt wird. Durch ein Ventil 10 kann selbsttätig temperaturabhängig die Menge bestimmt werden, die durch den Ladeluftkühler bzw. durch den Abgaswärmetauscher strömt, so daß in v;eiten Grenzen eine optimale Temperatur der Ladeluft erreicht
werden kann.
Zur Regelung des Verdichters ist auf der Druckseite ein Abregelventil 11 vorgesehen, das eine Bypaßleitung 12 beherrscht Diese verbindet die Druckleitung 6 mit der Abgasseite der
Brennkraftmaschine 1. Das Abgassystem der Brennkraftmaschine
in der Ausführung nach Abbildung 1 besteht aus einzelnen Abgasleitungen 13, die kurz vor Eintritt in die Abgasturbine 3 in
einen Pulskonverter 14 vereinigt sind. Die Bypaßleitung 12 mündet in der als Unterdruckzone ausgebildeten Mischzone des Pulskonverters 14. Zur Erhöhung der Abgasenergie ist in der Bypaßleitung 12 eine Brennkammer 15 angeordnet.
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG £J\ MLtHIEB - 7 - 9^97871 2-6.1975
D 75/47
Die Ausführung nach Abbildung 2 unterscheidet sich von der nach Abbildung 1 dadurch, daß an Stelle der einzelnen Abgasleitungen 13 und des Pulskonverters 14 ein gemeinsames Abgassammelrohr 16 vorgesehen ist, und daß die Bypaßleitung 12 im Bereich des Leitapparates der Abgasturbine 3 in das Abgassystem mündet.
Das Ausführungsbeispiel nach Abbildung 3 zeigt eine mehrzylindrige Hubkolben—Brennkraftmaschine mit einem zweistufigen Abgasturbolader. Die Abgasturbine der Niederdruckstufe ist mit 3 und der Verdichter mit 4 bezeichnet. Vom Verdichter 4 führt die Druckleitung 6 zu einem Verdichter 17 der Hochdruckstufe, dem eine Abgasturbine 18 zugeordnet ist. In der Regel wird die Abgasturbine 18 der Hochdruckstufe im Stoßbereich gefahren, während die nachgeschaltete Abgasturbine 3 der Niederdruckstufe im Staubetrieb arbeitet. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde auf die Anordnung von Ladeluftkühlern und Zwischenkühler sowie von Abgaswärmetauschern verzichtet. Selbstverständlich können Ladeluftkühler und Abgaswärmetauscher auch bei einem mehrstufigen, ein- oder mehrgehäusigen Abgasturbo-
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Klöckner-Humbolcft-Deutz AG A^WkH w3- S- 2'61975
lader vorteilhaft angewendet werden. Von der Druckseite des Verdichters 17 der Hochdruckstufe führt die Bypaßleitung 12 zur Druckseite der Abgasturbine 3 der Niederdruckstufe. Dadurch wird ebenfalls wie bei den übrigen Anordnungen erreicht, daß ohne zusätzliche Regelmittel in allen Betriebsbereichen in der Bypaßleitung 12 ein Druckgefälle von der Frischluftseite zur Abgasseite besteht.
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Claims (3)

  1. lockner-Humboldt-Deiitz AG ΖΆ Ϊ\.ΪΈU? 5 Κ"1ΐ\ ?",, den 2. Juni 1975
    Unsere Zeichen: D 7F;/<7 ΑΡΤΑ R/Ro
    Patentansprüche
    ( l.\ Mehrere Arbeitsräume bildende Brennkraftmaschine mit Abgasturbolder, bei dem eine regelbare Bypaßleitung die Druckseite des Verdichters nit dem Abgassystem verbindet und dort in einen Bereich niedrigeren Druckes mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung in die als Unterdruckzone ausgebildete Mischzone eines Pulskonverters (14) mündet.
  2. 2. Mehrere Arbeitsräume bildende Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, bei der eine regelbare Bypaßleitung die Druckseite des Verdichters mit dem Abgassystem verbindet und dort in einen Bereich niedrigeren Druckes mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung (12) im Bereich des Leitapparates der Abgasturbine (3) mündet.
    609882/0064
    Klöckner-HumboWt-DeutzAG ΖΛϊ%ΠΙ^/7 - 10 - 2.6.1975
    D 75/4
  3. 3. Mehrere Arbeitsräume bildende Brennkraftmaschine mit einem mehrstufigen Abgasturbolader und einer regelbaren Bypaßleitung zwischen der Druckseite des Verdichters und dem Abgassystem, die dort in einen Bereich niedrigen Druckes mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßleitung zwischen einer höheren Verdichterstufe und einer niedrigeren Turbinenstufe angeordnet ist.
    609882/0064
    ι 4i
    L e e r s e ite
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