DE3312093A1 - Mit einem abgasturbolader ausgeruestete brennkraftmaschine - Google Patents
Mit einem abgasturbolader ausgeruestete brennkraftmaschineInfo
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Description
a r ι · i ν ο. r S ! ι ι s c η α γ τ
3180 Wolfsburg
K 3417/1702pt-hu-sa
Mit einem Abgasturbolader ausgerüstete Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine mit einem Abgasturbolader ausgerüstete Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche aufgeladene Brennkraftmaschine ist aus der US-PS 4 207 742, F02B 37/00, bekannt.
Zur Anpassung der Betriebsweise des Abgasturboladers an den jeweiligen Verbrennungsluftbedarf
der Brennkraftmaschine, also insbesondere zur Erhöhung der
Leistung des Abgasturboladers bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine,
findet dort eine mehrflutige Abgasturbine Verwendung, wobei einzelne Kanäle in der Turbine zwecks Erzielung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit
der Abgase in ihnen einen relativ kleinen Querschnitt besitzen. Damit diese Abgaskanäle bei hohen Drehzahlen und/oder Lasten der Brennkraftmaschine,
d.h. dann, wenn ein großes Abgasangebot vorhanden ist, keinen unerwünscht hohen Abgasgegendruck hervor-rufen, der die Gaswechselarbeit der Brennkraftmaschine
erhöhen würde, zweigen von den einzelnen Brennräumen bzw. Brennraumgruppen zugeordneten, stets mit dem Eingang der Abgasturbine verbundenen
Abgasleitungen Verbindungsleitungen zum Abgasrohr ab, in denen wastegateartige Regelventile angeordnet sind, die durch den Abgasdruck in der jeweiligen
Abgasleitung gegen die Kraft von Federn betätigt werden und diesen auf einen bestimmten Wert einregeln.
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-A-
Mit dieser bekannten Anordnung wird zwar der unerwünschte Abgasgegendruck
begrenzt, jedoch auf einen durchaus beachtlichen Wert, der schon deshalb erforderlich
ist, weil infolge der ständigen Verbindung der Abgasleitungen mit dem Eingang der Abgasturbine andernfalls ein Druckausgleich zwischen den verschiedenen
Abgasleitungen in der Turbine selbst und damit eine Störung des Betriebs des Abgasturboladers erfolgen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufgeladene Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der also ebenfalls durch Herstellen von die Abgasturbine umgehenden Bypassverbindungen
eine bestimmte Betriebsweise des Abgasturboladers erzielt werden kann, bei der aber der Abgasgegendruck für diejenigen Brennräume (Zylinder), deren Abgasleitungen
jeweils mit dem Abgasauslaß unter Umgehung der Abgasturbine verbunden sind, bis etwa auf Atmosphärendruck verringert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben
die Unteransprüche.
In Abweichung von dem beschriebenen Stand der Technik erfolgt bei der Erfindung
also beim Auftreten bestimmter Abgasdrücke am Eingang der Abgasturbine, beim Auftreten eines bestimmten Ladedrucks in der Luft- oder Gemischeinlaßleitung
der Brennkraftmaschine oder beim Auftreten von in einem gespeicherten
Kennfeld vorgegebenen Betriebswerten des Abgasturboladers bzw. der Brennkraftmaschine ein Abschalten einzelner oder mehrerer Abgasleitungen vom
Eingang der Abgasturbine sowie die Herstellung einer strömungswiderstandsarmen
Verbindung dieser Abgasleitungen mit dem Abgasauslaß, bevorzugt dem Abgasrohr des Turboladers, in dem annähernd Atmosphärendruck herrscht. An
den Umschaltvorrichtungen, die durch Walzenschieber oder Klappen gebildet sein können, wofür dem Fachmann Konstruktionen zur Verfügung stehen können,
entsteht also kein den Abgasgegendruck nennenswert beeinflussender Druckabfall, und diese direkten Verbindungen zwischen den Abgasleitungen einerseits
und dem Abgasauslaß andererseits haben infolge der Abtrennung der Abgasleitungen
vom Eingang der Abgasturbine auch keinerlei Einfluß auf die Strömungsverhältnisse des Abgases im Bereich der Abgasturbine selbst.
Im Regelfall wird man die erfindungsgemäße aufgeladene Brennkraftmaschine
gemäß Patentanspruch 3 auslegen. Der Vorteil dieser Auslegung besteht darin, daß die Abgasturbine relativ klein gehalten sein kann. Sie muß so ausgelegt
sein, daß sie etwa bei der höchsten Drehzahl der Brennkraftmaschine und damit bei Durchschaltung der Verbindungen von einzelnen Abgasleitungen zum Abgasauslaß
den erforderlichen Ladedruck erzeugt; bei niedrigeren Drehzahlen der Brennkraftmaschine erfolgt dann die Belieferung der Abgasturbine mit Abgas
auch über die dann wieder auf sie geschalteten Abgasleitungen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt schematisch die Figur.
In diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Brennkraftmaschine 1
sechs Brennräume (Zylinder) mit den einzelnen Abgasleitungen 7 bis 12 aufweist. Diese münden -in diesem Ausführungsbeispiel nach vorheriger Zusammenfassung
in Abgaskrümmern 13 und IA- in den Eingang 15 der Abgasturbine 16 des ferner
den Ladeluftkompressor 17 enthaltenden Abgasturbolader 18 an sich bekannten Aufbaus ein. Die Abgasturbine 16 besitzt das Abgasrohr 19.
Von dem Abgaskrümmer 13 geht die Bypassleitung 20 ab. An der Kreuzungsstelle von Bypassleitung 20, Abgasleitung 8 und Abgaskrümmer 13 ist die um die
Schwenkachse 21 schwenkbare Klappe 22 vorgesehen, die, gesteuert beispielsweise durch den Ladedruck am Ausgang 23 des Ladeluftkompressors 17, drei
Stellungen einnehmen kann: In der bei 2' angedeuteten ersten Stellung trennt sie
beide Abgasleitungen 7 und 8 vom Eingang 15 der Abgasturbine 16 ab und verbindet
sie über die Bypassleitung 20 strömungswiderstandsarm mit dem als Abgasauslaß
dienenden Abgasrohr 19. Der Abgasgegendruck für die an die beiden Abgasleitungen 7 und 8 angeschlossenen Zylinder besitzt damit einen Minimalwert. In einer zweiten, ausgezogen dargestellten Lage verbindet die Klappe 22
die Abgasleitung 8 unter Abtrennung von der Bypassleitung 20 mit dem Eingang
15 der Abgasturbine 16, während die Klappe die Abgasleitung 7 unter Abtrennung von" dem Turbineneingang 15 über die Bypassleitung 20 direkt mit dem Abgasrohr
19 verbindet. In ihrer dritten Stellung 22" schließlich verbindet die Klappe 22 beide Abgasleitungen 7 und 8 mit dem Turbineneingang 15 unter Ab-
sperrung der Bypassleitung 20. Diese Stellung 22" wird die Klappe 22 insbesondere
bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 1 und damit bei geringem Abgasangebot für die Abgasturbine 16 einnehmen.
Wie aus dieser Beschreibung ersichtlich, brauchen nur noch diejenigen Zylinder,
die mit dem Turbineneingang 15 verbunden sind, gegen den hohen Abgasdruck am Turbineneingang auszuschieben. Diejenigen Zylinder, deren Abgasleitungen
-hier die Leitungen 7 und 8- über die Klappe 22 jeweils direkt mit dem Abgasrohr 19 verbunden sind, arbeiten dagegen nur gegen einen sehr niedrigen
Abgasgegendruck.
Der Abgasauslaß für die Abgasleitungen 7 und 8 kann in Abweichung von dem
gezeichneten Ausführungsbeispiel auch durch ein vom Abgasrohr 19 unabhängiges Rohr gebildet sein, das ins Freie mündet.
Claims (4)
- /(·■ ι. τ f. Y, t. (■ l; i. VV ι: j. '3180 Wolfsburg
K 3417/1702pt-hu-sa3 f. März 1983PATENTANSPRÜCHETlJ Mit einem Abgasturbolader ausgerüstete Brennkraftmaschine mit einzelnen Brennräumen oder Brennraumgruppen zugeordneten Abgasleitungen, einem an die Abgasturbine des Turboladers angeschlossenen Abgasrohr und Einrichtungen zum Herstellen die Abgasturbine umgehender Verbindungen zwischen einzelnen Abgasleitungen und einem Abgasauslaß bei bestimmten Betriebswerten von Turbolader und/oder Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen strömungswiderstandsarme Umschaltvorrichtungen (22) zum Umschalten der einzelnen Abgasleitungen (7,8) vom Eingang (15) der Abgasturbine (16) zum Abgasauslaß (Abgasrohr 19) und umgekehrt enthalten. - 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kreuzungsstelle von zwei Abgasleitungen (7,8) und einer zum Abgasauslaß (Abgasrohr 19) führenden Bypassleitung (20) eine Klappe (22) zwischen einer ersten Stellung (22f), in der sie beide Abgasleitungen (7,8) unter Absperrung gegen die Abgasturbine (16) auf die Bypassleitung (20) schaltet, einer zweiten Stellung, in der sie eine der Abgasleitungen (8) unter Absperrung gegen die Bypassleitung (20) auf die Abgasturbine (16) und die andere Abgasleitung (7) unter Absperrung gegen die Abgasturbine auf die Bypassleitung (20) schaltet, und einer dritten Stellung (22") schwenkbar ist, in der sie beide Abgasleitungen (7,8) unter Absperrung gegen die Bypassleitung (20) auf die Abgasturbine (16) schaltet.Vcisiizcndc-i Vcislorid. I" ■· ■ p-! £«iH ι ·... Vi. - Ί/γ ■ ι·" Η.;·" ..·ι ■-, s". II.. V»·-· '-.■■ ·.(!■ ι t · ■ ;· 1 . ja.hh - '. ·; I" ■ ; Γι· .vr.cii" Aolsichlsrats: Pi- ■ Γ. i ■;·. ! "■ : ι :„ η _,, ; t... ι,, ·ι . p. ,.., v- .]._ -, .. μ ΜΓ1 .„ ι . ^- ·■ ι ·4. .'.-.· · V- ·ι>- ρ : ν., n.t-i ί ι, ι·· ■;» » ■■ ·■ ' '■· -■·■ Γ· ·· · τ ■ ί \> ·,·■■■ ··!. Si!i der Gi'sr'ls'liBll. WoUsburo An-.lscji-'irlH VVo'lbLuici HRB
- 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der einzelnen Abgasleitungen (7-12) zu Brennräumen und Brennraumgruppen sowie die Auslegung des Abgasturboladers (18) derart getroffen sind, daß der Abgasturbolader (18) praktisch über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) den jeweils erforderlichen Ladedruck der Brennkraftmaschine (1) erzeugt.
- 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasauslaß durch das Abgasrohr (19) gebildet ist.
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