DE2745153A1

DE2745153A1 - Turbocharged engine intake pressure regulation system - has exhaust discharge valve opening at decreasing pressure with increasing speed

Info

Publication number: DE2745153A1
Application number: DE19772745153
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Dommes; Hans-Werner Dipl Ing Poelzl; Hans-Dieter Ing Grad Will
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1979-04-12

Abstract

The system regulates the intake pressure of an IC engine with an exhaust-driven turbo-charger by means of a discharge valve in the engine exhaust upstream of the turbine. This valve is designed to open at a predetermined inlet pressure. The closing force of the discharge valve, opposing the inlet pressure, become less with the engine running under load as engine speed increases. The valve can be spring-loaded shut, the force of the spring being opposed by a vacuum derived from the fresh air current drawn in by the turbo-charger.

Description

Verfahren zum Regeln des im Saugrohr einer mit Abgasturbolader arbeitenden Brennkraftmaschine wirksamen Einlaßdruckes, sowie Brennkraftmaschine mit AbgasturboladerMethod for regulating the inlet pressure effective in the intake manifold of an internal combustion engine operating with an exhaust gas turbocharger, as well as internal combustion engine with exhaust gas turbocharger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des im Saugrohr einer mit Abgasturbolader arbeitenden Brennkraftmaschine wirksamen Einlaßdruckes mittels eines stromobeihalb der Abgasturbine in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Abblasventils, das bei einem vorbestimmten Einlaßdruck öffnet. Die Erfindung betrifft weiter eine Brennkraftmaschine, insbesondere fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine, mit Abgastuibolader, bei der an de Abgaskrümmer ein Abblasventil angeschlossen ist, dessen Verschlußglied mittels einer Feder in Schließstellung vorgespannt ist und über einem vorbestimmten Druck im Saugrohr öffnet.The invention relates to a method for regulating the in the intake manifold an internal combustion engine operating with an exhaust gas turbocharger, effective inlet pressure by means of an upstream of the exhaust gas turbine arranged in the exhaust line of the internal combustion engine relief valve, which at a predetermined inlet pressure opens. The invention further relates to an internal combustion engine, in particular a four-stroke internal combustion engine with spark ignition Exhaust gas charger with a blow-off valve on the exhaust manifold is connected, the closure member is biased by means of a spring in the closed position and above a predetermined Pressure in the intake manifold opens.

Eine Schwierigkeit, die bei der Verwendung eines mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Motors, insbesondere fremd-A difficulty that occurs when using an engine that is charged by means of an exhaust gas turbocharger, in particular externally

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gezündeten Motors, im Automobil auftritt, liegt darin, daß der Motor bei niedrigen Drehzahlen nur ein relativ kleines Drehmoment entwickelt, was meist sogar unter dem eines nicht aufgeladenen Motors liegt.ignited engine, occurs in the automobile is that the motor only develops a relatively small torque at low speeds, which is usually not even below that of one charged engine.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurden verschiedene Versuche unternommen.Various attempts have been made to overcome these difficulties.

Ein Versuch besteht darin, einen relativ kleinen Turbolader zu verwenden, der schnell anspricht und bereits bei niedrigen Motordrehzahlen viel Frischluft liefert. Bei höheren Motordrehzahlen und unter Last laufendem Motor kann einerseits der Turbolader die angebotene Abgasmenge nicht mehr verarbeiten und andererseits der Motor, bedingt durch die Klingelbzw. Klopfgrenze, den durch den Lader erbrachten Ladeluftdruck nicht mehr verkraften. Lm diesem Umstand abzuhelfen, ist es bekannt, ein Abblasventil vorzusehen, das die überschüssige Abgasmenge vor der Abgasturbine abzweigt und unmittelbar in die Auspuffanlage leitet. Die Steuerung dieses Abblasventils erfolgt im allgemeinen mittels einer federbelasteten Membran, der als Steuergröße entweder der Saugrohrdruck oder der Abgasdruck zugeführt wird.One attempt is to use a relatively small turbocharger that responds quickly and delivers a lot of fresh air even at low engine speeds. At higher engine speeds and when the engine is running under load, on the one hand the turbocharger can no longer process the amount of exhaust gas offered and, on the other hand, the engine, due to the bell or Knock limit, can no longer cope with the charge air pressure produced by the charger. To remedy this circumstance, It is known to provide a blow-off valve which branches off the excess amount of exhaust gas in front of the exhaust gas turbine and directs it directly into the exhaust system. This blow-off valve is generally controlled by means of a spring-loaded diaphragm, which is either the intake manifold pressure as a control variable or the exhaust gas pressure is supplied.

Bei der Auslegung und Regelung eines Abgasturboladers ist darauf zu achten, daß der Saugrohrdruck bei der höchstzulässigen Drehzahl des Motors und bei unter Last laufendem Motor einen bestimmten Druck nicht übersteigt, welcher Druck durchWhen designing and regulating an exhaust gas turbocharger, it must be ensured that the intake manifold pressure is at the maximum permissible engine speed and when the engine is running under load does not exceed a certain pressure, which pressure through

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die Klopfgrcnze des Motors gegeben ist. Fällt die Drehzahl des unter Last laufendem Motors ab, so kann - bei Betrieb des Motors mit einer optimierten Zündverstellkennlinie - der Saugrohrdruck zunächst zunehmen, ohne daß ein Klopfen des Motors auftritt. Umfangreiche Messungen haben gezeigt, daß es «ixt einem herkömmlichen, an die Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Abblasventil, das bei einem vorbestimmten Saugrohrdruck öffnet, nicht möglich ist, bei unter Last laufender Maschine einen Verlauf des Saugrohrdrucks in Abhängigkeit von der Drehzahl zu erreichen, der ein maximales, drehzahlabhängiges Drehmoment der Maschine ergibt. Der Grund dafür liegt vor allem darin, daß bei herkömmlichen mit Turboladern ausgerüsteten Brennkraftmaschinen das Verschlußglied des Abblasventils für zunehmende Öffnung des Abblasventils entsprechend der Kennlinie der das Verschlußglied in Schließstellung drängenden Feder iiiit zunehmendem Saugrohrdruck beaufschlagt werden muß. Diese Kennlinie führt zu einem mit steigender Motordrehzahl zumindest leicht ansteigenden Saugrohr- bzw. Einlaßdruck.the knock limit of the engine is given. If the speed of the engine running under load drops, then - when the Engine with an optimized ignition timing curve - the intake manifold pressure initially increase without the engine knocking occurs. Extensive measurements have shown that it is "ixt a conventional blow-off valve which is arranged on the exhaust pipe of the internal combustion engine and which operates at a predetermined intake manifold pressure opens, is not possible, with the engine running under load, a profile of the intake manifold pressure as a function of to achieve the speed, which results in a maximum, speed-dependent torque of the machine. The reason for this is there especially that in conventional internal combustion engines equipped with turbochargers, the closure member of the blow-off valve for increasing opening of the blow-off valve according to the characteristic the spring urging the closure member into the closed position must be acted upon by increasing suction pipe pressure. These The characteristic curve leads to an intake manifold or inlet pressure which increases at least slightly with increasing engine speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß der im Saugrohr wirksame Einlaßdruck so regelbar ist, daß ein möglichst hohes Drehmoment der Maschine erzielt wird. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zu Grunde, eine BrennkraftmaschineThe invention is based on the object of developing a method of the type described at the beginning in such a way that the inlet pressure effective in the intake manifold can be regulated in such a way that the highest possible engine torque is achieved. The invention is also based on the object of an internal combustion engine

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der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß sie ein möglichst großes Drehmoment abgibt.of the type described at the outset in such a way that it delivers the greatest possible torque.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß die dem Einlaßdruck entgegenwirkende Schließkraft des Abblasventils bei unter Last laufender Maschine mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner wird. Auf diese Weise läßt sich oberhalb der Drehzahl, bei der das Abblasventil öffnet, ein relativ starker Abfall des Saugrohrdrucks erzielen, der dazu führt, daß die Maschine ständig nahe der Klingelgrenze betrieben werden kann und ein der jeweiligen Drehzahl entsprechendes möglichst hohes Drehmoment abgibt.That part of the inventive problem relating to the method is achieved in that the one which counteracts the inlet pressure Closing force of the blow-off valve when the machine is running under load decreases with increasing speed of the internal combustion engine will. In this way, there can be a relatively large drop above the speed at which the blow-off valve opens achieve the intake manifold pressure, which means that the machine can be operated constantly close to the bell limit and a delivers the highest possible torque corresponding to the respective speed.

Wenn in bekannter Weise in Schließrichtung des Abblasventils eine Feder wirkt, wirkt erfindungsgemäß vorteilhafterweise der Kraft der Feder eine durch Unterdruck, der von der von der Ladeturbine angesaugten Frischluftströmung abgenommen wird, erzeugte Kraft entgegen. Auf diese Weise läßt sich eine sehr flache oder fallende effektive Kennlinie der Schließkraft des Abblasventils erzeugen.If a spring acts in a known manner in the closing direction of the blow-off valve, it works advantageously according to the invention the force of the spring is caused by negative pressure, which is taken off by the fresh air flow sucked in by the charging turbine, generated force against. In this way, a very flat or falling effective characteristic of the closing force of the Generate blow-off valve.

Der die Brennkraftmaschine betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abblasventil eine einseitig von einer mit dem Verschlußglied verbundenen beweglichen V*andThat part of the task of the invention which relates to the internal combustion engine is achieved in that the blow-off valve has a movable V * and

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verschlossene Unterdruckkammer aufweist, die über eine Unterdruckleitung mit der Frischlufteinlaßseite des Turboladcrs verbunden ist, wobei eine Druckminderung in der Kammer die bewegliche Wand in Richtung auf eine Öffnung des Ventils drängt. Mit dieser Ausbildung der Brennkraftmaschine wird erreicht, daß der Schließkraft der Feder nicht nur der Druck im Saugrohr entgegenwirkt sondern zusätzlich der Unterdruck auf der Frischlufteinlaßseite des Turboladers. Damit ergibt sich eine bezüglich des zur Öffnung des Ventils notwendigen Druckes im Abgaskrümuicr fallende effektive Kennlinie des Abblasventils.has closed vacuum chamber, which via a vacuum line is connected to the fresh air inlet side of the turbocharger, a pressure reduction in the chamber the moving wall urges towards an opening of the valve. With this training the internal combustion engine is achieves that the closing force of the spring not only counteracts the pressure in the intake manifold but also the negative pressure on the fresh air inlet side of the turbocharger. This results in a requirement with regard to the opening of the valve Pressure in the exhaust manifold falling effective characteristic of the blow-off valve.

Wenn das Abblasventil der Brennkraftmaschine in bekannter Weise eine Druckkamm tr aufweist, durch die hindurch sich ein Schaft des Verschlußgliedes erstreckt und die über eine Druckleitung mit dem Saugrohr verbunden ist, trennt mit Vorteil die bewegliche Wand die Unterdruckkammer von der Druckkammer. Mit dieser Ausbildung wird auf einfache Weise erreicht, daß das Verschlußglied nicht nur vom Druck im Saugrohr sondern zusätzlich vom Unterdruck am Frischlufteinlaß geöffnet wird.When the blow-off valve of the internal combustion engine in a known manner has a pressure comb tr through which a Shaft of the closure member extends and which is connected to the suction pipe via a pressure line, separates with advantage the movable wall the vacuum chamber from the pressure chamber. With this design it is achieved in a simple manner that the closure member is not only affected by the pressure in the suction pipe but is also opened by the negative pressure at the fresh air inlet.

In einer vorteilhaften Ausführung der Brennkraftmaschine ist die Unterdruckleitung an die Innenseite eines Krümmers auf der Frischlufteinlaßseite des Turboladers angeschlossen. Diese Anordnung führt zu einem möglichst großen Unterdruck in der Un-In an advantageous embodiment of the internal combustion engine the vacuum line to the inside of a bend on the Fresh air inlet side of the turbocharger connected. This arrangement leads to the greatest possible negative pressure in the

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terdruckleitung. Die Unterdruckleitung kann jedoch auch von anderen Stellen der Frischlufteinlaßseite des Turboladers bzw. von einem dort vorgesehenen Venturi-Kohr abgezweigt sein.vacuum line. However, the vacuum line can also branched off from other points on the fresh air inlet side of the turbocharger or from a Venturi tube provided there be.

Wenn die Brennkraftmaschine in bekannter Weise ein Abblasventil enthält, dessen Verschlußglied einen Teller aufweist, der in Schließstellung an einem Sitzteil anliegt, so weist das Sitzteil vorteilhafterweise eine konische Innenfläche auf, die mit zunehmender Öffnung des Verschlußgliedes einen sich konisch erweiternden Durchlaß für die Abgase freigibt. Diese Ausfülirungsform des Abblasventils führt zu einer gleichmäßigen 'öffnung des Abblasventils, ohne daß es bei kleinen öffnungen zu unstabilen Schwingungen kommt.If the internal combustion engine contains a blow-off valve in a known manner, the closure member of which has a plate, which rests against a seat part in the closed position, the seat part advantageously has a conical inner surface, which opens a conically widening passage for the exhaust gases with increasing opening of the closure member. These Ausfülirungsform the blow-off valve leads to a uniform 'Opening of the blow-off valve without having to open it with small openings unstable vibrations occur.

Diese gleichmäßige Öffnung wird zusätzlich dadurch unterstützt, daß die dem aus dem Abgaskrümmer kommenden Abgas ausgesetzte Fläche des Verschlußgliedes bei geschlossenem Abblasventil deutlich kleiner ist als bei geöffnetem Abblasventil. Mit Vorteil liegt ein vom Schaft abgewandter Umfangsrand des Tellers bei geschlossenem Abblasventil annähernd an der konischen Innenfläche des Sitzteils an.This even opening is also supported by the fact that the exhaust gas is exposed to the exhaust gas coming from the exhaust manifold The area of the closure member when the blow-off valve is closed is significantly smaller than when the blow-off valve is open. With advantage a peripheral edge of the plate facing away from the shaft lies approximately on the conical inner surface when the blow-off valve is closed of the seat part.

Die Erzeugung der fehlenden Kennlini'e der Schließkraft des Abblasventils kann auch anderweitig als beschrieben, beispiels-The generation of the missing characteristic of the closing force of the blow-off valve can also be otherwise than described, for example

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weise mittels einer Elektronik erfolgen, die eine Platte, an der sich die Feder abstützt, drehzahlabhängig verstellt.wise done by means of electronics that adjust a plate on which the spring is supported, depending on the speed.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert.The invention is explained below with further details on the basis of an exemplary embodiment.

Es stellen dar:They represent:

Fig. 1 eine freuidgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader,1 shows a four-stroke internal combustion engine with ignition with exhaust gas turbocharger,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendetes Abblasventil,FIG. 2 shows a section through a blow-off valve used in the arrangement according to FIG. 1,

Fig. 3 verschiedene Kurven zur Darstellung der Arbeitsweise des Abblasventils3 shows various curves to illustrate the mode of operation of the blow-off valve

Fig. 5 die Kennlinie einer im Abblasventil verwendeten Feder.5 shows the characteristic of a spring used in the blow-off valve.

Gemäß Fig. 1 weist eine Brennkraftmaschine 6 fünf Zylinder 8 auf, in denen nicht dargestellte Kolben arbeiten. Jeder Zylinder 8 ist über eine Saugleitung 10 mit einem Saugrohr 12 und über eine Auslaßleitung 14 mit einem Abgaskrümmer verbunden.According to FIG. 1, an internal combustion engine 6 has five cylinders 8, in which pistons, not shown, work. Each cylinder 8 is connected to an intake manifold via a suction line 10 12 and via an outlet line 14 to an exhaust manifold tied together.

An den Abgaskrümmer 16 ist ein Abgasturbolader 18 angeflanscht, der auf einer gemeinsamen Welle eine Abgasturbine 20 und eine Ladeturbine 22 aufweist. Von der Abgasturbine 20 führt ein Abgasrohr 24 zu einem Schalldämpfer 26 des Auspuffs der Brennkraftmaschine.An exhaust gas turbocharger 18 is flanged to the exhaust manifold 16 and has an exhaust gas turbine 20 and a charging turbine 22 on a common shaft. An exhaust pipe 24 leads from the exhaust gas turbine 20 to a silencer 26 of the exhaust of the internal combustion engine.

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Die Ladeturbine 22 ist über ein Ladeluftrohr 28 mit dem Saugrohr 12 verbunden. An der Übergangsstelle zwischen dem Ladeluftrohr 28 und dem Saugrohr 12 ist eine mit einem Gaspedal zusammenwirkende Drosselklappe 30 angeordnet.The charging turbine 22 is via a charge air pipe 28 with the Suction pipe 12 connected. At the transition point between the charge air pipe 28 and the intake manifold 12 is one with an accelerator pedal cooperating throttle valve 30 arranged.

An den Einlaß der Ladeturbine 22 ist mittels eines Krümmers 32 eine Luftdurchsatzeinrichtung 34, z.B. Bosch-iC-rJetronic, angeschlossen, die den Durchsatz der von der Ladeturbine 22 durch einen Luftfilter angesaugten Frischluft mißt. Die Luftdurchsatzmeßeinrichtung 34 arbeitet mit einer Einspritzanlage zusammen, mittels der in jede Saugleitung 10 eine dem Luftdurchsatz entsprechende Treibstoffmenge eingespritzt wird.An air throughput device 34, e.g. Bosch-iC-rJetronic, is connected to the inlet of the charging turbine 22 by means of a manifold 32. connected, which measures the throughput of the fresh air drawn in by the charging turbine 22 through an air filter. The air flow meter 34 works together with an injection system, by means of which the air flow rate in each suction line 10 corresponding amount of fuel is injected.

An den Abgaskrümmer 16 ist ein Abblasventil 38 angeschlossen, durch das hindurch Abgase der Brennkraftmaschine 6 unter Umgehung der Abgasturbine 20 unmittelbar in das Abgasrohr 24 entweichen können. Dieses Abblasventil 38 weist ein Verschlußglied 40 auf, das an einer beweglichen Wand 42 befestigt ist und von einer Feder 44 in Schließstellung vorgespannt ist. Die bewegliche Wand 42 ist auf ihrer von der Feder 44 abgewandten Seite über eine Druckleitung 46 mit dem im Saugrohr 12 herrschenden Druck beaufschlagbar.A blow-off valve 38 is connected to the exhaust manifold 16 through which exhaust gases from the internal combustion engine 6 are bypassed the exhaust gas turbine 20 can escape directly into the exhaust pipe 24. This blow-off valve 38 has a closure member 40, which is attached to a movable wall 42 and is biased by a spring 44 in the closed position. The movable wall 42 is on its side facing away from the spring 44 via a pressure line 46 with that in the suction pipe 12 prevailing pressure can be applied.

Bis hierher ist die Anordnung in ansich bekannter Weise gebaut, sodaß von einer eingehenden Beschreibung der Einzelteile abgesehen wird.Up to this point the arrangement has been built in a manner known per se, so that a detailed description of the individual parts is required is disregarded.

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Die der Feder 44 zugewandte Seite der beweglichen Wand 42 ist mittels einer Unterdruckleitung 48 mit dem Unterdruck beaufschlagbar, der auf der Innenseite des Krümmers 32 herrscht, wenn durch diesen von der Ladeturbine Frischluft angesaugt wird.The side of the movable wall 42 facing the spring 44 is exposed to the negative pressure by means of a negative pressure line 48 can be acted upon, which prevails on the inside of the manifold 32 when fresh air through this from the charging turbine is sucked in.

Der genauere Aufbau des Abblasventils 38 ist in Fig. 2 dargestellt. The more precise structure of the blow-off valve 38 is shown in FIG.

Das Abblasventil weist ein zweiteiliges Gehäuse 50 auf, dessen erster Gehäuseteil 52, der aus hochwarmfestern Metall besteht, mittels eines Flansches 54 an eine vom Abgaskrümmer 16 kommende Leitung 56 (Fig. 1) anschließbar ist und mittels eines Anschlusses 58 an das Abgasrohr 24 anschließbar ist. Mit dem ersten Gehäuseteil 52 ist ein zweites Gehäuseteil 60 unter Zwischenanordnung einer wäriiieisolierenden Asbestscheibe 62 verschraubt. Das zweite Gehäuseteil 60 weist einen Einlaß 64 zum Anschluß der Druckleitung 46 (Fig. 1) und einen weiteren Einlaß 66 zum Anschluß der Unterdruckleitung 48 (Fig. 1) auf.The blow-off valve has a two-part housing 50, the first housing part 52 of which is made of highly heat-resistant metal, can be connected by means of a flange 54 to a line 56 (FIG. 1) coming from the exhaust manifold 16 and by means of a connector 58 can be connected to the exhaust pipe 24. With the first housing part 52, a second housing part 60 is below Intermediate arrangement of a heat-insulating asbestos disk 62 screwed together. The second housing part 60 has an inlet 64 for connecting the pressure line 46 (FIG. 1) and a further inlet 66 to connect the vacuum line 48 (Fig. 1).

In einer in das erste Gehäuseteil 52 eingesetzten Buchse ist ein Schaft 70 des Verschlußgliedes 40 geführt, das in einem scheibenförmigen Teller 72 endet. Der Teller 72 arbeitet mit einem in das erste Gehäuseteil 52 eingeschraubten Sitzteil 74 zusammen, welches eine sich in Öffnungsrichtung des Verschlußgliedes 40 konisch erweiternde Innenfläche 75 auf-In a socket inserted into the first housing part 52, a shaft 70 of the closure member 40 is guided, which in a disc-shaped plate 72 ends. The plate 72 works with a seat part screwed into the first housing part 52 74 together, which has an inner surface 75 which widens conically in the opening direction of the closure member 40.

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weist. Der Teller 72 ist so bemessen, daß seine vordere Stirnfläche 76 deutlich größer ist als die durch den Sitz 77 des Sitzteils 74 umgrenzte Ringfläche (etwa 2:1) und daß sein vorderer Umfangsrand 78 bei geschlossenem Abblasventil 38 fast an der Innenfläche 75 anliegt.shows. The plate 72 is dimensioned so that its front face 76 is significantly larger than that through the seat 77 of the seat part 74 delimited annular area (approximately 2: 1) and that its front peripheral edge 78 when the blow-off valve is closed 38 almost rests against the inner surface 75.

Das rückwärtige Ende des Schaftes 70 ist mit einem becherförmigen Teil 79 verschraubt, das zwischen sich und einer Gegenplatte 80 eine Membran 82 einspannt, deren Außenrand zwischen zwei Hälften des zweiten Gehäuseteils 60 eingespannt ist. Die Membran 82 bildet zusammen mit dem becherförmigen Teil und der Gegenplatte 80 eine bewegliche Wand, die das Innere des zweiten Gehäuseteils 60 in eine Unterdruckkammer 84 und eine Druckkammer 86 unterteilt.The rear end of the shaft 70 is screwed to a cup-shaped part 79, which is between itself and a counter plate 80 clamps a membrane 82, the outer edge of which is clamped between two halves of the second housing part 60. The membrane 82, together with the cup-shaped part and the counter plate 80, forms a movable wall that defines the interior of the second housing part 60 in a vacuum chamber 84 and a pressure chamber 86 divided.

Das erste Gehäuseteil 52 ist zum Teller 72 hin in Art einer Glocke 90 ausgebildet, die einen Anschlag für die Cffnungsbewegung des Verschlußgliedes 40 darstellt und die Buchse vor heißen Abgasen abschirmt.The first housing part 52 is designed in the manner of a bell 90 towards the plate 72, which has a stop for the opening movement of the closure member 40 and shields the socket from hot exhaust gases.

Zwischen dem becherförmigen Teil 79 und dem zweiten Gehäuseteil 60 erstreckt sich in der Unterdruckkammer 84 die Schraubenfeder 44, die das Verschlußglied 40 in Schließstellung drängt,The helical spring extends in the vacuum chamber 84 between the cup-shaped part 79 and the second housing part 60 44, which urges the closure member 40 into the closed position,

Die Funktion der beschriebenen Anordnung wird zunächst bei Fehlen der Unterdruckleitung 48 erläutert:The function of the described arrangement will first be explained in the absence of the vacuum line 48:

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Es wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine bei deutlich geöffneter Drosselklappe 30, d.h. unter Last, und mit einer vorgegebenen, leistungsmäßig optimierten Zündverstellkennlinie betrieben wird.It is assumed that the internal combustion engine is clearly at open throttle valve 30, i.e. under load, and with a predetermined, power-optimized ignition advance characteristic is operated.

Bei Drehzahleii über 1000 .ήϊγΓ¹ (Fig. o) wird der Abgasturbine 20 vom Abgaskrümmer 16 her zunehmend Abgasdruck ρ entsprechend der ausgezogenen Kurve 1 gemäß Fig. 3 zugeführt. Die Abgasturbine 20, die für kleine Drücke und Durchsätze ausgelegt ist, und ein relativ kleines Trägheitsmoment hat, entwickelt schon bei diesen niederen Drehzahlen eine beträchtliche Leistung,mit der die Ladeturbine 22 angetrieben wird, was im Saugrohr 12 zu einem Druckverlauf gemäß der ausgezogenen Kurve Ha in Fig. 3 führt. Dieser Saugrohrdruck wiederum führt dazu, daß die Brennkraftmaschin in Abhängigkeit von der Drehzahl ein Drehmoment entsprechend der ausgezogenen Kurve HIa in Fig. 3 entwickelt.In Drehzahleii 1000 .ήϊγΓ ¹ (Fig. O) of the exhaust turbine 20 is from the exhaust manifold 16 exhaust pressure increasing forth ρ corresponding to the solid curve 1 of FIG. 3 is supplied. The exhaust gas turbine 20, which is designed for small pressures and throughputs and has a relatively small moment of inertia, develops considerable power even at these low speeds, with which the charging turbine 22 is driven, resulting in a pressure profile in the intake manifold 12 according to the solid curve Ha in Fig. 3 leads. This intake manifold pressure in turn results in the internal combustion engine developing a torque as a function of the speed in accordance with the solid curve HIa in FIG.

Würde man die Brennkraftmaschine unter den geschilderten Bedingungen hochdrehen lassen, so ergäbe sich bei der zulässigen Höchstdrehzahl, die im angegebenen Beispiel bei etwa 5300 min" liegt, ein Saugrohrdruck, der die Brennkraftmaschine weit überlasten würde und zu starkem Klingeln oder sogar zur Zerstörung der Brennkraftmaschine führen würde. Der bei Höchstdrehzahl zulässige Saugrohrdruck ist in Fig. 3 rait a angegeben. Das Abblasventil 38 muß nun so bemessen sein, daß sich bei der Would be allowed to turn up the internal combustion engine under the described conditions, an intake manifold pressure, which would far overload the engine and even lead to severe ringing or the destruction of the internal combustion engine would result in the maximum allowed speed, which is in the given example, at about 5300 min " The intake manifold pressure permissible at maximum engine speed is indicated in Fig. 3. The blow-off valve 38 must now be dimensioned in such a way that at the

zulässigen Höchstdrehzahl von 5300 min" gerade der höchstzulässige Saugrohrdruck a ergibt. Zur Dimensionierung des Abblasventils 38 dient dabei im wesentlichen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 44, mit der das Verschlußglied 40 in Schließstellung vorgespannt ist, und die Federkonstante der Schraubenfeder 44, die die auf das Verschlußglied 40 wirkende Kraft in Abhängigkeit von der Öffnung bzw. dem Hub h des Verschlußgliedes 40 bestimmt. In Fig. 5 ist die Schließkraft K der Schraubenfeder 44 in Abhängigkeit vom Hub h dargestellt. permissible maximum speed of 5300 min "just the maximum permissible Intake manifold pressure a results. To dimension the The blow-off valve 38 is used essentially for the pretensioning force of the helical spring 44 with which the closure member 40 is biased in the closed position, and the spring constant of the helical spring 44, which acts on the closure member 40 Force as a function of the opening or the stroke h of the closure member 40 is determined. In Fig. 5 is the closing force K of the helical spring 44 is shown as a function of the stroke h.

Für eine zunelimende Öffnung des Verschlußgliedes 40 ist somit eine zunehmende Kraft auf die Schraubenfeder 44 und damit ein zunehmender Druck im Saugrohr 12, der der Druckkammer 86 zugeführt wird, notwendig. Insgesamt ergibt sicli in Abhängigkeit von der Drehzahl ein Saugro hrdruckverlauf gemäß Kurve lib in Fig. 3. Die Steigung der Kurve Hb ist durch die Federkonstante der Schraubenfeder 44 gegeben, die Lage der Kurve durch den bei Höchstdrehzahl maximal zulässigen Druck a. Die Vorspannung der Feder 44 ist so gewählt, daß das Abblasventil 38 im dargestellten Beispiel bei 3000 min" Umdrehungen öffnet und die Kurve Hb dann 5300 min" durch den Druck a läuft.For an opening of the closure member 40 which is to be glued to size, it is therefore an increasing force on the helical spring 44 and thus an increasing pressure in the suction pipe 12, which is supplied to the pressure chamber 86 becomes necessary. Overall, depending on the speed, the result is an intake manifold pressure curve according to curve lib in Fig. 3. The slope of the curve Hb is given by the spring constant of the helical spring 44, the position of the curve by the maximum permissible pressure at maximum speed a. The bias of the spring 44 is chosen so that the blow-off valve 38 in the illustrated Example at 3000 min "revolutions opens and the curve Hb then runs 5300 min" through the pressure a.

Der Verlauf des Saugrohrdruckes gemäß den Kurven Ha und Hb führt zu einem Drehmomentverlauf gemäß den Kurven IHa und IHb.The course of the intake manifold pressure according to curves Ha and Hb leads to a torque curve according to the curves IHa and IHb.

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Wie allgemein bekannt, kann der zulässige Saugrohrdruck unterhalb der Höchstdrehzahl bei abnehmender Drehzahl relativ stark zunehmen, ohne daß es zu klingelndem Betrieb kommt, wie durch den in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten Kurvenast IVb angedeutet. Ein Saugrohrdruckverlauf gemäß der theoretisch möglichen Kurve IVb führt zu einem Drehmomentverlauf gemäß der in Fig. 3 gestrichelt eingetragenen Kurve Ib. Wie aus Fig. 3 ohne weiteres ersichtlich, tritt bei der bisher in ihrer Funktion beschriebenen Anordnung ein in Fig. 3 gestrichelt angegebener Drehmoinentverlust auf, der im Bereich mittlerer Drehzahlen, d.h. zwischen 3000 min" und 4000 min , also gerade im normalerweise gefahrenen Drehzahlbereich der Maschine, beträchtlich ist.As is well known, the permissible intake manifold pressure can be relative below the maximum speed with decreasing speed increase sharply without there being a ringing operation, as shown by the branch IVb of the curve shown in dashed lines in FIG. 3 indicated. An intake manifold pressure curve according to the theoretically possible curve IVb leads to a torque curve according to the curve Ib shown in dashed lines in FIG. 3. As can be seen from Fig. 3 readily, occurs in the previous in their The function described arrangement shows a torque loss indicated by dashed lines in FIG. 3, which occurs in the range of medium speeds, i.e. between 3000 min "and 4000 min, i.e. especially in the speed range of the machine that is normally used is.

Hier nun setzt die Erfindung ein:This is where the invention comes in:

Damit der Saugrohrdruck bei abnehmenden Drehzahlen unterhalb der Höchstdrehzahl entsprechend der Kurve IVb zunehmen kann, muß der Ladeturbine 22 über die Abgasturbine 20 im Vergleich zur Kurve lib mehr Leistung zugeführt werden. Des weiteren muß die Öffnung des Abblasventils, die entsprechend der mit der Drehzahl annähernd proportional zunehmenden Abgasmenge zunimmt, so erfolgen, daß der Saugrohrdruck, der über die Druckleitung 46 eine bestimmte Öffnung des Abblasventils 38 herbeiführt, mit zunehmender Öffnung des Abblasventils 38 bzw. zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine abnimmt.So that the intake manifold pressure can increase with decreasing engine speeds below the maximum engine speed according to curve IVb, the charging turbine 22 must be supplied with more power via the exhaust gas turbine 20 compared to the curve lib. Further the opening of the blow-off valve, which increases according to the amount of exhaust gas that increases almost proportionally with the speed, take place so that the intake manifold pressure, which brings about a certain opening of the blow-off valve 38 via the pressure line 46, decreases with increasing opening of the blow-off valve 38 or increasing speed of the internal combustion engine.

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Um dies zu erreichen, wird folgendermaßen vorgegangen:To achieve this, the following procedure is used:

In Fig. 4 gibt die Kurve VIl idealisiert die Kraft K an, die die Schraubenfeder 88 bei steigender Drehzahl der zunehmenden Öffnung des Verschlußgliedes 40 entgegensetzt. Die Kurve VIII gibt idealisiert diejenige Kraft K an, die auf der der Schraubenfeder 44 zugewandten Seite der beweglichen Wand 42 durch den über die Unterdruckleitung 48 in der Unterdruckkammer 84 erzeugten Unterdruck hervorgerufen wird. Diese Kraft K ist proportional zu dem Unterdruck auf der Innenseite des in die Ladeturbine 22 führenden Krümmers 32, durch den mit zunehmender Drehzahl eine zunehmende Luftströmung erfolgt. Die durch den Unterdruck im Krümmer 32 hervorgerufene Kraft auf die bewegliche Wand 42 wirkt der Kraft der Schraubenfeder 44 entgegen, sodaß sich durch Subtraktion der Kurve VIII von der Kurve VII die Kurve IX als diejenige Kurve angibt, die die dem Saugrohrdruck in der Druckkammer 86 entgegenwirkende Kraft der beweglichen Wand 42 angibt. Die Kurve IX fällt mit zunehmender Drehzahl ab, die dem Saugrohrdruck entgegenwirkende Schließkraft des Abblasventils fällt also mit zunehmender Öffnung des Abblasventils ab.In Fig. 4, the curve VIl idealized indicates the force K, the the coil spring 88 opposes the increasing opening of the closure member 40 with increasing speed. The curve VIII ideally specifies the force K which is applied to the Helical spring 44 facing side of the movable wall 42 through the vacuum line 48 in the vacuum chamber 84 generated negative pressure is caused. This force K is proportional to the negative pressure on the inside of the in the charging turbine 22 leading manifold 32, through which there is an increasing air flow with increasing speed. By the negative pressure in the manifold 32 caused force on the movable Wall 42 counteracts the force of the helical spring 44, so that by subtracting the curve VIII from the curve VII indicates the curve IX as the curve that corresponds to the intake manifold pressure in the pressure chamber 86 counteracting force of the movable wall 42 indicates. The curve IX falls with increasing Speed decreases, the closing force of the blow-off valve counteracting the intake manifold pressure thus falls as the opening of the Blow-off valve.

Eine Schließkraft des Verschlußgliedes 40 gemäß Kurve IX in Fig. 4 führt zu einem entsprechenden Verlauf des Druckes in der Druckkammer 86, der der Schließkraft des Verschlußgliedes 40 entgegenwirkt. Durch entsprechende Wahl der VorspannungA closing force of the closure member 40 according to curve IX in FIG. 4 leads to a corresponding profile of the pressure in FIG the pressure chamber 86, which counteracts the closing force of the closure member 40. By choosing the appropriate preload

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der Schraubenfeder 44 und der Feder konstante sowie der Dimensionierung des Krümmers 32 und der Art der Ableitung der Unterdruckleitung 48 läßt sich die Kurve IX sowohl hinsichtlich ihrer Lage der Höhe nach als auch hinsichtlich ihrer Neigung verändern. Durch geeignete Wahl der genannten Größen läßt sich somit im Saugrohr 12 ein Druckverlauf erreichen, der der Kurve IVb in Fig. 3 entspricht, d.h. insbesondere bei der Höchstdrehzahl von 5300 min" einen Wert b hat und mit abnehmender Drehzahl entsprechend der Kurve IVb ansteigt. Damit die Kurve Ia (geschlossenes Abblasventil) stetig in die Kurve IVb (offenes Abblasventil) übergeht, bleibt das mit der Unterdruckleitung 48 versehene Abblasventil gegenüber der herkömmlichen Ausführungsform (Kurve lib) bis zu höheren Drehzahlen geschlossen, nämlich bis etwa 3200 min . Die Drehzahl, bei der das Abblasventil 38 öffnet und damit der maximale Druck im Saugrohr 12 läßt sich, wie anhand Fig. 4 ausgeführt, durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 44 einstellen. Insgesamt ergibt sich somit ein Verlauf des Druckes im Saugrohr 12 von der Kurve Ha über den strichpunktierten Kurvenast IVa längs des gestrichelten, theoretisch möglichen Kurvenastes IVb. Dieser SaugrohrdrucKverlauf wiederum führt zu einem Dr ehniornent ver lauf gemäß der Kurve IHa, Va und Vb. Wie aus diesen Kurven ersichtlich, wird gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen, deren Abblasventil ohne die Unterdruckleitung 48 arbeitet, im schraffierten Bereich merklich an Drehmoment gewonnen.the coil spring 44 and the spring constant as well as the Dimensioning of the bend 32 and the type of discharge of the vacuum line 48 can be the curve IX both with respect to change their position in terms of height as well as in terms of their inclination. By suitable choice of the named A pressure profile can thus be achieved in the suction pipe 12 which corresponds to the curve IVb in FIG. 3, i.e. in particular at the maximum speed of 5300 min "has a value b and increases with decreasing speed according to curve IVb. So that curve Ia (closed blow-off valve) merges steadily into curve IVb (open blow-off valve), that remains with the Vacuum line 48 provided blow-off valve compared to the conventional embodiment (curve lib) up to higher speeds closed, namely until about 3200 min. The speed at which the blow-off valve 38 opens and thus the maximum pressure In the suction pipe 12, as explained with reference to FIG. All in all This results in a profile of the pressure in the intake manifold 12 from the curve Ha over the dash-dotted curve branch IVa along of the dashed, theoretically possible curve branch IVb. This intake manifold pressure curve in turn leads to a torsional curve according to the curve IHa, Va and Vb. As can be seen from these curves, is compared to conventional internal combustion engines, whose blow-off valve works without the vacuum line 48, in the hatched Area noticeably gained in torque.

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Im Folgenden wird noch ein Vorteil erläutert, der durch spezielle Ausbildung des Abblasventils 38 erreicht wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bricht der an der Stirnfläche 76 des Tellers 72 wirksame Abgasdruck beim Abheben des Tellers 72 vom Sitz 77 zusammen, da dieser Druck dann plötzlich in das Abgasrohr 24 (Fig. 1) entweichen kann. Damit diese plötzliche Druckabnahme nicht zu einein erneuten Schließen des Abblasventils bzw. zu dessen Flattern führt, ist die Größe der Stirnfläche 76merklich größer als die vom Sitz 77 umgrenzte Fläche und liegt der Uinfangsrand 78 des Tellers bei geschlossenem Abblasventil beinahe an der konischen Innenfläche 77 des Sitzteils 74 an. Damit wird erreicht, daß bei kleiner Öffnung des Abblasventils, also dann, wenn sich der Teller 72 nur wenig vom Sitz 77 abhebt, nur ein sehr schmaler ringförmiger Kanal zwischen dem Umfangsrand 78 und der konischen Innenfläche 75 freigegeben wird, wodurch eine dynamische Stauwirlcung auftritt, die den Teller 72 in Öffnungsrichtung drängt und den beim Offnen des Abblasventils auftretenden Druckabfall ausgleicht.In the following, another advantage is explained that is achieved by special Formation of the blow-off valve 38 is achieved. As can be seen from Fig. 2, the breaks at the end face 76 of the Plate 72 effective exhaust gas pressure when the plate 72 is lifted off the seat 77, since this pressure then suddenly enters the Exhaust pipe 24 (Fig. 1) can escape. So that this sudden decrease in pressure does not cause the blow-off valve to close again or leads to its fluttering, the size of the end face 76 is noticeably larger than the area bounded by the seat 77 and is the Uinfangsrand 78 of the plate when it is closed Blow-off valve almost on the conical inner surface 77 of the seat part 74. This ensures that with a small opening of the Blow-off valve, so when the plate 72 is only a little lifts off the seat 77, only a very narrow annular channel between the peripheral edge 78 and the conical inner surface 75 is released, as a result of which a dynamic jam swirl occurs which urges the plate 72 in the opening direction and when it is opened of the relief valve compensates for any pressure drop.

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Claims

Patentansprüche:Patent claims:

/l.)Verfahren zum Regeln des im Saugrohr einer mit Abgasturbolader arbeitenden Brennkraftmaschine wirksamen Einlaßdrukkes mittels eines strornoberhalb der Abgasturbine in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Abblasventils, das bei einem vorbestimmten Einlaßdruck öffnet, dadurch gekennzeichnet, das die dem Einlaßdruck entgegenwirkende Schließicraft des Abblasventils bei unter Last laufender Maschine mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner wird./l.) Procedure for regulating the intake manifold with an exhaust gas turbocharger working internal combustion engine effective inlet pressure by means of a stream above the exhaust gas turbine in the Exhaust line of the internal combustion engine arranged blow-off valve, which opens at a predetermined inlet pressure, characterized in that the closing force of the relief valve counteracting the inlet pressure when under load running machine with increasing engine speed gets smaller.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schließrichtung des Abblasventils eine Feder wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft der Feder eine durch Unterdruck, der von der von der Ladeturbine angesaugten Frischluftströmung abgenommen wird, erzeugte Kraft entgegenwirkt.2. The method according to claim 1, wherein in the closing direction of the Blow-off valve acts as a spring, characterized in that the force of the spring is caused by negative pressure that of the fresh air flow sucked in by the charging turbine is removed, counteracts the force generated.

3. Brennkraftmaschine, insbesondere fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine, mit Abgasturbolader, bei der an den Abgaskrümmer ein Abblasventil angeschlossen ist, dessen Verschlußglied mittels einer Feder in Schließstellung vorgespannt ist und über einem vorbestimmten Druck im Saugrohr öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Abblasventil (38) eine einseitig von einer mit dem Verschlußglied (40) verbundenen beweglichen Wand (42) verschlossene Unterdruckkammer (84) aufweist, die über eine Unterdruckleitung (48) mit der Frischlufteinlaßseite des Turboladers (18) verbunden ist, wobei eine Druckminderung in der Unterdruckkammer die bewegliche Wand in Öffnungsrichtung des Abblasventils drängt.3. Internal combustion engine, in particular spark-ignition four-stroke internal combustion engine, with exhaust gas turbocharger, in which a blow-off valve is connected to the exhaust manifold, whose Closure member is biased by means of a spring in the closed position and above a predetermined pressure in Suction pipe opens, characterized in that the blow-off valve (38) is one side of one with the closure member (40) connected movable wall (42) has closed vacuum chamber (84), which via a vacuum line (48) is connected to the fresh air inlet side of the turbocharger (18), with a pressure reduction in the vacuum chamber the movable wall urges in the opening direction of the relief valve.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, bei der das Abblasventil eine Druckkammer aufweist, durch die hindurch sich ein Schaft (70) des Verschlußgliedes (40) erstreckt und die über eine Druckleitung (46) mit dem Saugrohr (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand (42) die Unterdruckkammer (84) von der Druckkammer (86) trennt. 4. Internal combustion engine according to claim 3, in which the relief valve has a pressure chamber through which a shaft (70) of the closure member (40) extends and which is connected to the suction pipe (12) via a pressure line (46), characterized in that that the movable wall (42) separates the vacuum chamber (84) from the pressure chamber (86).

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5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (48) an die Innenseite eines Krümmers (32) auf der Frischlufteinlaßseite des Turboladers (18) angeschlossen ist.5. Internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that that the vacuum line (48) to the inside of a manifold (32) on the fresh air inlet side of the turbocharger (18) is connected.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der das Verschlußglied des Abblasventils einen Teller aufweist, der in Schließstellung an einem Sitzteil anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzteil (74) eine konische Innenfläche (75) aufweist, die mit zunehmender Öffnung des Verschlußgliedes (40) einen sich konisch erweiternden Durchlaß für die Abgase freigibt.6. Internal combustion engine according to one of claims 3 to 5, at which the closure member of the blow-off valve has a plate that rests against a seat part in the closed position, characterized in that the seat part (74) has a conical inner surface (75) which, with increasing opening of the closure member (40) has a conically widening Releases passage for the exhaust gases.

7. Brennkraftmaschine nach einem der· Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dein aus dem Abgaskrümmer kommenden Abgas ausgesetzte Fläche des Verschlußgliedes (40) bei geschlossenem Abblasventil (38) deutlich kleiner ist als bei geöffnetem Abblasventil.7. Internal combustion engine according to one of claims 3 to 6, characterized characterized in that the area of the closure member exposed to your exhaust gas coming out of the exhaust manifold (40) is significantly smaller when the blow-off valve (38) is closed than when the blow-off valve is open.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Schaft (70) abgewandter Umfangsrand (78) des Tellers (72) bei geschlossenem Abblasventil (38) annähernd an der konischen Innenfläche (75) des Sitzttils (74) anliegt.8. Internal combustion engine according to claim 6 or 7, characterized in that that a peripheral edge (78) of the plate (72) facing away from the shaft (70) when the blow-off valve (38) is closed approximately on the conical inner surface (75) of the Sitzttils (74) is applied.

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