DE3113352A1 - Turbolader fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Turbolader fuer verbrennungsmotoren

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DE3113352A1
DE3113352A1 DE19813113352 DE3113352A DE3113352A1 DE 3113352 A1 DE3113352 A1 DE 3113352A1 DE 19813113352 DE19813113352 DE 19813113352 DE 3113352 A DE3113352 A DE 3113352A DE 3113352 A1 DE3113352 A1 DE 3113352A1
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turbocharger
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Stefano Torino Iacoponi
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Fiat Auto SpA
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    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
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Description

-2. April 1981 Exemplar
Dipt Ina. H. Weltmann, Dipl. Phys. Df. K. Rnd» Oiol Ina F. A.Wel«knann. Dipl. Chem. B. Hübet
Of.-lng. H. Uska Höhlst^ Π, 8000 MfcHhen 86
FIAT AUTO S.p.A.
Corso Giovanni Agnelli 200
Turin, Italien
Turbolader für Verbrennungsmotoren.
Die Erfindung betrifft einen Turbolader für Verbrennungsmotoren.
Zur Leistungssteigerung von nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Verbrennungsmotoren ist es bekannt, Aufladesysteme für das Kraftstoff-Luftgemisch oder für die angesaugte Luft zu verwenden. Die derzeit am häufigsten verwendeten Vorrichtungen zur Aufladung sind sogenannte Turbolader, bei denen es sich um Maschinen handelt, die aus einer von den Motorabgasen angetriebenen Zentripetalturbine und einem Zentrifugalkompressor bestehen. Neben zahlreichen Vorteilen, die ein derartiges Aufladesystem mit sich bringt, besitzt es auch einige Nachteile, unter denen das "Leistungsloch11 am schwersten wiegt, welches sich während einer Übergangszeit bemerkbar machte wenn dem Motor nach einer Verzögerung unverzüglich Leistung abverlangt wird.
Dieser Nachteil ist dadurch bedingt, daß der Abgasdurchsatz des Motors in der Verzögerungsphase durch die Drosselung seiner Ansaugleitung "beträchtlich verringert ist. Dementsprechend strömt durch das mit der Abgasöffnung verbundene Auspuffrohr so wenig Gas, das die Drehgeschwindigkeit des Turboladers erheblich absinkt.
Wenn der Fahrzeuglenker das Fahrzeug durch Betätigung des Gaspedals beschleunigen möchte, wird dem Turbolader zwar wieder von Neuem eine entsprechende Menge Abgas zugeführt, er benötigt jedoch wegen seiner Trägheit und der vorhandenen Reibungskräfte einige Zeit, bis er wieder seine normale Drehzahl erreicht. Während dieser Übergangszeit findet daher keine Komprimierung des Kraftstoff-Luftgemisches statt, so daß der Motor praktisch ohne Aufladung betrieben wird, was zu dem erwähnten "Leistungsloch" führt.
Sobald der Turbolader seine Betriebsdrehzahl erreicht hat, wirkt er mit seiner ganzen Förderleistung auf den Motor ein. Diese nach dem "Leistungsloch" auftretende plötzliche Leistungssteigerung kann unter Umständen (z.B. in Kurven oder bei nassen Straßen) die Fahrzeugstabilität beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von den Motorabgasen gespeisten Turbolader für Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei dem das erwähnte "Leistungsloch" und die damit verbundenen Nachteile vermieden sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch.eine Hilfsvorrichtung, die den Turbolader auch in Phasen verringerten Abgasdurchsatzes auf hinreichend hoher Drehzahl hält.
Diese Phase verringerten Abgasdurchsatzes tritt im allgemeinen z.B. beim Leerlauf des Motors auf; auf-
grund der genannten Hilfsvorrichtung liefert der Turbolader in der darauffolgenden Beschleunigungsphase sofort seine ganze Leistung.
Die Hilfsvorrichtung kann aus irgendeinem drehfest mit der Welle des Turboladers verbundenen Motor bekannter Art bestehen, der nur dann wirksam ist, wenn die
Rotationsgeschvindigkeit des Turboladers absinkt. Der Motor kann ein Elektromotor, eine von dem Motoröl oder von einem hydraulischen Nebenkreis gespeiste hydraulische Turbine, eine Gasturbine oder eine Preßluftturbine sein.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels eines
Turboladers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 1 mit 16 bezeichnete Rotor einer Turbine
wird durch die Abgase eines Verbrennungsmotors in
Drehung versetzt, die über eine schneckenförmige
tangentiale Leitung 18 zugeführt und eine axiale
Leitung 20 abgeführt werden. Die von den Abgasen an
den Rotor 16 abgegebene Energie wird über eine Welle zu einem Kompressor übertragen, dessen mit 10 bezeichneter Rotor den Druck des von dem Motor angesaugten Kraftstoff-Luftgemischs erhöht. Dieses Kraftstoff -Luftgemisch, das über die Leitung 12 mit einem
Druck herangeführt wird, der etwa dem atmosphärischen Druck entspricht, gelangt über eine Tangentialleitung 14 mit dem gewünschten Aufladedruck zu dem Verbrennungsmotor.
Die Besonderheit des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, daß die Welle 8 sich in einer mit 22 bezeichneten Welle fortsetzt, welche den Kompressor-Turbinen-Komplex mit einem Hilfsmotor verbindet. Dieser Hilfsmotor ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Elektromotor 24. Er liefert die notwendige Energie, mit der der Kompressor auch dann mit hinreichend hoher Drehzahl laufen kann, wenn die von den Abgasen an den Rotor 16 abgegebene Energie sich verringert oder fast zu Null wird, weil der Verbrennungsmotor sich in einer Verzögerungsphase befindet.
Bei einem zweiten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, die den Abgasen durch eine geeignete Drosselung der Abgasleitung in einer Verzögerungsphase auch bei verringertem Durchsatz eine Bewegung erteilt, durch welche das System seine hohe Rotationsgeschwindigkeit beibehalten kann.
Bei normalem Betrieb werden die Abgase durch die mit dem Motorauslaß verbundene schneckenförmige Leitung 13 geführt und treffen tangential auf den mit 36 bezeichneten Rotor der Turbine, der dadurch angetrieben wird.
Die Besonderheit des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht in einer Drosselklappe 32, die während der Verzögerungsphase verschwenkt wird, bis sie die Hauptleitung 30 verschließt. Anstelle der Drosselklappe 32 können selbstverständlich auch beliebige andere für den angestrebten Zweck geeignete Ventilarten, beispielsweise ein Kegelventil, ein Nadelventil, ein Pilzventil usw. vorgesehen sein, das in der Zuleitung der Turbine angeordnet ist.
Wenn die Zuleitung 30 während einer Verzögerungsphase
geschlossen ist, werden die mit verringertem Durchsatz ankommenden Abgase über eine als By-pass-Leitung zur Umgehung der Drosselklappe 32 ausgebildete Leitung 26 umgeleitet. Diese Leitung 26 besitzt eine in geeigneter Weise tarierte Durchlaßöffnung 38, welche den Abgasen die gewünschte Geschwindigkeit verleiht. Ihre Ausgangsdüse ist in geeigneter Weise gegen den Rotor 36 gerichtet, so daß die mit hoher Geschwindigkeit aus der Leitung 26 austretenden Abgase den Rotor 36 mit der gewünschten hohen Drehzahl antreiben können.

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    (i/ Turbolader für Verbrennungsmotoren, der von den Motorabgasen antreibbar ist, gekennzeichnet durch eine Hilfsvorrichtung, die den Turbolader auch in Phasen verringerten Abgasdurchsatzes auf hinreichend hoher Drehzahl hält.
  2. 2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung ein mit der Welle (8) des Turboladers verbundener Motor (24) ist.
  3. 3. Turbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (24) ein Elektromotor ist.
  4. 4. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptleitung (28) zur Zuführung der Motorabgase an die Turbine des Turboladers sowie eine Hilfsleitung (26) mit verringertem Querschnitt vorgesehen sind, daß die Hilfsleitung (26) parallel zur Hauptleitung (28) angeordnet ist und daß die Hauptleitung (28) mit einer Ventilvorrichtung (32) ausgestattet ist, mittels derer der Durchgang durch sie verschließbar ist, derart daß der Abgasstrom zum Antrieb der Turbine bei geschlossener Ventilvorrichtung (32) durch die Hilfsleitung (26) mit verringertem Querschnitt geführt wird.
  5. 5. Verfahren zur Speisung eines Verbrennungsmotors mit einem komprimierten Gas- oder Kraftstoff-Luftgemisch, wobei die Motorabgase dem Rotor einer Turbine zugeführt werden, der drehfest mit dem Rotor eines Kompressors verbunden ist und wobei das zu komprimierende Gas- oder Kraftstoff-Luftgemisch dem Rotor des Kompressors zugeführt und komprimiert vom Rotor des Kompressors zum Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors geführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf hoher Drehzahl gehalten wird, wenn sich der Abgasdurchsatz verringert.
DE19813113352 1980-04-03 1981-04-02 Turbolader fuer verbrennungsmotoren Ceased DE3113352A1 (de)

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