DE3246483C2 - Steuereinrichtung für ein Turbinen-Bypaß-Ventil eines abgasturbogeladenen Brennkraftmotors - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine in einer Brennkraftmaschine verwendete Turboladersteuervorrichtung, die mittels einer Bypassleitung die ausgestoßenen Gase direkt unter Umgehung der Turbine des Turboladers einem Abgasbehandlungsgerät zuführt; ferner ist ein Ablaßventil mittels eines Verbindungsmechanismus mit einem Stellantrieb verbunden. Das Ablaßventil steht normalerweise in geöffneter Stellung und wird in dieser gehalten, falls Schwierigkeiten in dem das Ablaßventil betätigenden Stellantrieb oder in diesem zugeordneten Verbindungsmechanismus auftreten, wodurch Beschädigungen der Bauteile, die eine Leitung vom Verdichter des Turboladers zu einer Drosselklappe bilden, während dieser Schwierigkeiten vermindert werden.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein Turbinen-Bypaß-Ventil gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Steuereinrichtung ist aus der Automobiltechnischen Zeitschrift (ATZ), 1981, Seite 507, bekannt Bei dieser Steuereinrichtung wird der Stellantrieb für das Turbinen-Bypaß-Ventil ständig vom Druck stromab des Laders beaufschlagt Diese Beaufschlagung ist so ausgelegt daß das Bypaßventil mit steigenden Laderdrücken allmählich geöffnet wird und schließlich bei einem gewissen maximal zulässigen Laderdruck vollständig geöffnet ist so daß der Antrieb der Turbine unterbrochen und eine weitere, zu Beschädigungen der Rohrleitungen führende Druckerhöhung auf der Laderseite verhindert wird. Durch diese Ansteuerung des Stellantriebs mit Laderdruck bleibt jedoch das Bypaßventil auch bei sehr geringen Drücken geschlossen, so daß der Turbolader auch in Betriebszuständen mit kleiner Motordrehzahl, in denen seine Zuschaltung nicht erforderlich ist angetrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für einen Turbolader zu schaffen, die die Zuschaltung des Turboladers nur bei bestimmten Betriebszuständen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.

Durch das Ventil in der ersten Steuerleitung wird das Bypaßventil der Turbine über den Stellantrieb geöffnet wenn der Laderdruck einen maximal zulässigen Wert überschreitet Andererseits bewirkt das auf den Unterdruckgrenzwert ansprecnende Ventil in der zweiten Steuerleitung ein Schließen des Bypaßventils, wenn die Differenz zwischen Atmosphärendruck und Unterdruck einen gewissen Betrag unterschritten hat. Das Bypaßventil bleibt somit bei großen Unterdrücken, & h. bei Stellungen der Drosselklappe im Schließbereich, geöffnet

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteraasprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Figur erläutert, die ein Schema der Steuereinrichtung bei einem abgasturbogcladenen, drosselklappengesteuerten Brennkraftmotor zeigt

Zur Messung des Luftmengenstroms ist in unmittelbarer Nähe eines Luftfilters 1 ein Luftdurchflußmesser 2 vorgesehen, der mit einem Verdichter 4 eines Turboladers Γ mittels einer Leitung 3 verbunden ist Die durch die Leitung 3 strömende Luft wird durch den Verdichter 4 komprimiert und anschließend in einer Leitung 5 weitergeführt in welcher eine Drosselklappe 6 zur Steuerung des Luftmengensiroms angeordnet ist Um Druckstöße bzw. -unterschiede abzufangen, ist dicht neben der Drosselklappe 6 ein Beruhigungsbehälter 7 eingebaut, der über eine Einlaßleitung 8 mit einer Motorbrennkammer 10 in Verbindung steht die von einem Kolben 11, einem Einlaßventil 9 und einem Auslaßventil 12 gebildet wird. Bei geöffnetem Auslaßventil 12 steht die Brennkammer 10 durch eine Auslaßleitung 13 mit einer Turbine 14 des Turboladers Tin Verbindung. Diese ist durch eine Welle 15 mit dem Verdichter 4 gekoppelt und treibt diesen somit direkt an. Die durch die Turbine 14 strömenden Abgase werden durch eine Leitung 16 nach außen ausgestoßen. Zwischen den Leitungen 13 und 16 ist eine diese verbindende und die Turbine umgehende Bypaßleitung 17 angeordnet wodurch die ausgestoßenen Abgase an der Turbine 14 vorbeigeführt werden können. An einem Ende der Bypaßleitung 17 ist ein Bypaßventil 19 angebracht das beispielsweise als Schi -berventil ausgebildet sein kann und über ein Gestänge von einem Stellantrieb A betätigt wird.

Der Stellantrieb A ist von zwei Steuerleitungen 43 und 55 beaufschlagt und so ausgelegt daß über die erste Steuerleitung 43 ein öffnen und über die zweite Steuerleitung 55 ein Schließn des BypaGventils 18 erfolgt Zudem hält der Stellantrieb das Bypaßventil offen, wenn beide Steuerleitungen gesperrt sind.

Die Steuerleitung 43, in welcher ein auf Druck ansprechendes Ventil 43Λ eingebracht ist unterliegt dem Druck des Motoransaugsystems zwischen Verdichter und Drosselklappe. Dieses Ventil 43/4 gestattet die Fortpflanzung des Ladedrucks nur dann, wenn dieser einen vorbestimmten Wert z. B. + 50 mmHg übersteigt. In der Steuerleitung 55 sind ein Reihenschaltung, beginnend beim Stellantrieb A, ein Ventil 48, ein auf Temperatur ansprechendes Ventil 50, ein auf Unterdruck ansprechendes Ventil 52 und ein Einwegventil 54 angeordnet Diese Ventile 48, 50, 52 und 54 steuern die Fortpflanzung des im Beruhigungsbehälter stromab der Drosselklappe herrschenden Unterdrucks zum Stellantrieb A. Falls die Zündung des Brennkraftmotors eingeschaltet ist, gestattet das einem Zündschalter zwischengeschaltete Ventil 48, vorzugsweise ein Magnetventil, eine Fortpflanzung des im Einlaßkrümmer des Motors herrschenden Untefdrucks. Bei ausgeschalteter Zün* dung sperrt das Magnetventil die Steuerleitung. Falls die Kühlwassertemperatur bzw. 50° C übersteigt erfolgt durch das auf Temperatur ansprechende Ventil 50 die Fortpflanzung des Unterdrucks. Wenn der Unterdruck im Einlaßkrümmer einen höheren Wert als —500 mmHg annimmt (d. h. der absolute Druck steigt an), öffnet das auf Unterdruck ansprechende Ventil 52, ebenfalls vorzugsweise ein Magnetventil, so daß sich

der jeweilige Druck stromab der Drosselklappe 6 fortpflanzen kann. Ferner arbeitet das Einwegventil 54 derart, daß sich der Unterdruck nur in Richtung auf den Stellantrieb 2 fortsetzen kann. Der Unterdruck aus dem Einlaßkrümmer kann dem Stellantrieb somit nur dann mitgeteilt werden, wenn alle der oben vier erwähnten Ventile 48, 50, 52 und 54 in der geöffneten Stellung stehen.

Beim Betrieb mit zunächst niedriger Drehzahl (Zündschalter EIN) ist der Luftdruck in der Leitung 5 niedrig: demzufolge ist der Druck in der Steuerleitung 43 ebenfalls niedrig, so daß das Ventil 43Λ geschlossen ist In diesem Zustand hält der Stellantrieb das Bypaßventil geöffnet (Hierbei ist angenommen, daß die Steuerleitung 55 ebenfalls gesperrt ist und somit kein Unterdruck am Stellantrieb A anliegt)

Falls jedoch der Luftdruck in Leitung 5 während hoher Drehzahlen der Maschine niedriger als ein vorbestimmter Wert ist und alle drei Ventile 48,50,52 geöffnet sind, unterliegt der Stellantrieb dem Unterdruck der Steuerleitung 55 und schließt dadurch die Bypaßleitung 17: die Turbine 14 des Turboladers Twird durch die aus der Brennkammer 10 in die Leitung 13 ausgestoßenen Gase angetrieben und erhöht dadurch die Drehzahl des Verdichters 4 und somit den Druck im Einlaßkrümmer, so daß das maximale Drehmoment entwickelt wird.

Falls das Gaspedal während hoher Drehzahlen des Brennkraftmotors plötzlich weggenommen wird, wird die Drosselklappe 6 schlagartig geschlossen und der Luftdruck in Leitung 5 steigt sehr schnell an. Läuft der Motor mit hohen Drehzahlen, kann diejenige des Verdichters ebenfalls hoch ansteigen, so daß sich der Luftdruck in der Leitung 5 stark erhöht Bei Erreichen eines maximal zulässigen Grenzwertes öffnet das Ventil 43Λ und läßt eine Beaufschlagung des Stellantriebs mit diesem Druck zu, woraufhin das Bypaßventil 19 geöffnet wird: die ausgestoßenen Abgase treiben die Turbine nicht mehr an. Da der Turbolader T so außer Betrieb gesetzt wird, werden die Bauteile stromab des Lagers vor Beschädigungen geschützt. Es sei darauf hingewiesen, daß sich das Bypaßventil 19 neben der voll geöffneten oder geschlossenen Stellung in Zwischenstellungen in Abhängigkeit des Drucks in der Leitung 5 befinden kann. Bei einer Zwischenstellung ist demgemäß die Leistung des Tr.rboladers Treduziert

Falls die Zündung abgeschaltet wird, schließt das Ventil 48 und verhindert dadurch eine Fortpflanzung des Unterdrucks zum Stellantrieb. Beide Steuerleitungen sind somit geschlossen und der Stellantrieb hält das Bypaßventil entsprechend seiner Funktionsbestimmung offen. Selbr«. wenn sich der Unterdruck aufgrund von Funktionsstörungen in einem der vier Ventile 48,50,52, 54 nicht fortsetzen könnte, bleibt die Bypaßleitung geöffnet, so daß Beschädigungen auf der Ansaugseite sicher vermieden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein Turfainen-Bypaß-Ventil eines abgasturbogeladenen, drosselklappengesteuerten Brennkraftmotors, bei der ein Stellantrieb für das Bypaßventil über eine erste Steuerleitung vom Druck zwischen Lader und Drosselklappe im öffnenden Sinn beaufschlagt ist und auf den über eine zweite Steuerleitung, in der ein auf Temperatur ansprechendes Ventil und ein Einwegventil angeordnet sind, der Druck in der Motorsaugleitung zwischen Drosselklappe und Motoreinlaß wirkt, gekennzeichnet durch ein die erste Steuerleitung (43) sperrendes Ventil (43AJl das erst mit Oberschreiten eines Laderdruckgrenzwertes öffnet, und durch ein weiteres Ventil (52) in der zweiten Steuerleitung (55), das mit Unterschreiten eines Unterdruckgresiiäwertes öffnet, sowie ein beim Einschalten der Zündung des Mütürs öffnenden Ventil (48). 2c

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (43A) in der ersten Steuerleitung (43) und das weitere Ventil (52) ein Magnetventil sind

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventil (52) bezüglich des Stellantriebs (A) vor dem bei Einschalten der Zündung öffnenden Ventil (48) angeordnet ist