DE3529280C1 - Vorrichtung zur Erhoehung der Drehzahl eines Abgasturboladers an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Drehzahl eines Abgasturboladers an einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Um die Drehzahl der Laderturbine beim Beschleunigen aus dem Teillastbereich zu erhöhen, ist es aus der gattungsbildenden US-PS 30 49 865 bekannt, von der Ansaugleitung stromauf der Absperrvorrichtung eine Umgehungsleitung abzuzweigen, die stromab des Laders in die Ansaugleitung mündet, wobei in der Umgehungsleitung eine Einrichtung zur Reduzierung des durchströmbaren Querschnitts angeordnet ist. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß im Teillastbereich keine Frischluft den Verdichter durchströmt, so daß sich die Temperatur der im Verdichter befindlichen und ständig umgewälzten Luft erhöht, wodurch eine Überhitzung der Lagerung des Verdichters nicht auszuschließen ist.

Aus der DE-OS 25 42 970 ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine bekannt, der bei ungenügender Luftversorgung durch den Abgasturbolader Hilfsluft mittels eines mit Druckluft aus einem Druckluftbehälter beaufschlagten als Lavaldüse ausgebildeten Injektor zugeführt wird. Die mit dem Injektor geförderte Hilfsluft wird stromab des Abgasturboladers der Ladeluftleitung zugeführt. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß während der Zuführung der Hilfsluft, die Leistungsaufnahme des Verdichters des Abgasturboladers nicht verringert wird.

Des weiteren ist aus der DE-OS 14 51 898 eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer den Verdichter umgehenden Leitung bekannt. Abströmseitig des Verdichters wird die Ansaugluftleitung sowie die Umgehungsleitung von einem Absperrventil wechselseitig geschlossen. Die Betätigung der Absperrvorrichtung erfolgt in Abhängigkeit von der Drehzahl des Abgasturboladers oder vom Förderdruck. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß bei abgesperrter Ansaugleitung die Leistungsaufnahme des Verdichters nicht reduziert wird. Aus der DE-PS 12 91 943 ist ein Abgasturbolader an einer Brennkraftmaschine mit einem im Bereich der ansaugluftseitigen öffnung des Verdichters angeordneten kreisringförmigen Kanal mit verstellbaren Leitschaufeln bekannt. Von Nachteil ist jedoch dabei, daß durch die weitere Kanalisierung der Verbrennungsluft, insbesondere im Vollastbereich der Brennkraftmaschine, der Strömungswiderstand sich aufgrund des Kanals mit den darin angeordneten Leitschaufeln vergrößert und sich somit der Wirkungsgrad des Abgasturboladers verkleinert. Darüber hinaus stellt sich der Aufbau und die Steuerung der einstellbaren Leitschaufeln als kompliziert und aufwendig dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsaufnahme des Verdichters im Leerlauf- und im unteren Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine zu verringern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Erfindung weiterbildenden Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist den Vorteil auf, daß in den Betriebsphasen in denen die einen Abgasturbolader aufweisende Brennkraftmaschine im Saugbetrieb arbeitet, die Leistungsaufnahme des Verdichters durch eine Teilevakuierung des Gaskanals herabsetzbar ist, wodurch sich bei gleicher Turbinenleistung eine erhöhte Abgasturbolader-Leerlaufdrehzahl einstellt. Zu Beginn des Ladebetriebs steht somit ein höherer Ladedruck zur Verfügung. Der Instationärbereich wird in einer kürzeren Zeit durchfahren. Da die Einrichtung nur bedarfsweise durchströmt wird, verändert sich nicht nachteilig der Strömungswiderstand und der Wirkungsgrad des Abgasturboladers im oberen Teillast- und Vollastbereich. Zur Betreibung der einfachen wartungsfreien Einrichtung bedarf es auch keiner aufwendigen Steuerung, da mit der Leitvorrichtung nur der Ansaugluftstrom in die Umgehungsleitung leitbar ist.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung der Vorrichtung zur Erhöhung der Drehzahl des Abgasturboladers an einer Brennkraftmaschine, schematisch dargestellt, und

F i g. 2 einen Ejektor in der Umgehungsleitung nach der F ig. 1.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader 2 bezeichnet. Stromauf des in der Ansaugleitung 3 der Brennkraftmaschine 1 befindlichen Verdichters 4 ist eine Leitvorrichtung 5 angeordnet, stromauf der eine Umgehungsleitung 6 mit einem Ejektor 7 abzweigt. Die Umgehungsleitung 6 mündet stromab des Verdichters 4 und eines unbelasteten Rückschlagventils 8 in der Ansaugleitung 3. In der Umgehungsleitung 6 ist ein unbelastetes Rückschlagventil 9 stromab des Ejektors 7 angeordnet, von dem eine rohrförmige Leitung 10 zur eintrittsseitigen öffnung nicht dargestellten Gaskanals des Verdichters 4 führt. Die Drehzahl des Abgasturboladers 3 wird mit einem Meßfühler 11 erfaßt, der mit einer signalübertra-

genden Leitung 12 mit einer als Zweipunktregler ausgebildeten Steuereinheit 12 in Wirkverbindung steht. Die Steuereinheit 13 und ein elektromagnetischer Stellantrieb 14 der Leitvorrichtung 5 sind mit einer Leitung 15 verbunden.

In der Fig.2 ist der lavaldüsenartig ausgebildete Ejektor 7 in der Umgehungsleitung 6 dargestellt, der im halsförmigen Bereich 16 von einem Ringkanal 17 umgeben ist, in dem die rohrförmige Leitung 10 mündet. Im Halsbereich 16 des Ejektors 7 ist eine ringdüsenförmige Ansaugöffnung 18 angeordnet. Der engste Querschnitt des Ejektors 7 ist so ausgelegt, daß sich bei den einstellenden Bedingungen im Leerlauf- und im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine, die Luft mit Schallgeschwindigkeit den Halsbereich 16 durchströmt und sich der kritische Druck bei nahezu 550 mbar einstellt. Im anschließenden Diffusorteil 19 wird die Strömung verzögert.

Unterschreitet im Leerlauf- oder im unteren Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 der Abgasturbolader 2 eine vorgegebene Drehzahl, so aktiviert die Steuereinheit 13 den elektromagnetischen Stellantrieb 14, der die Leitvorrichtung 5 derart verstellt, daß die Luft in die Umgehungsleitung 6 gelenkt wird. Beim Durchströmen des Ejektors 7 sinkt der Luftdruck im Bereich des geringsten Querschnittes 16, in dem die Ansaugöffnung 18 angeordnet ist, bis auf nahezu 550 mbar ab. Aufgrund des Druckgefälles zwischen der Ansaugöffnung 18 und des nicht dargestellten Gaskanals des Verdichters 4, wird dieser innerhalb einer halben Sekunde teilevakuiert. Die Drehzahl des Abgasturboladers erhöht sich um ca. 30%.

Überschreitet der Abgasturbolader eine vorgegebene Drehzahl so wird über den Stellantrieb 14 die Leitvorrichtung in ihre Grundstellung ausgelenkt. Die Luft wird durch die Ansaugleitung 3 dem Verdichter 4 zugeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

60

65

- Leerseite -

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erhöhung der Drehzahl eines Abgasturboladers an einer Brennkraftmaschine in deren Ansaugleitung das Verdichtergehäuse des Abgasturboladers angeordnet ist, das einen Gaskanal umfaßt, stromauf dessen anströmseitiger öffnung von der Ansaugleitung eine Umgehungsleitung abgezweigt ist, die stromab des Verdichters in die Ansaugleitung mündet, in deren Leitungsbereich zwischen Verdichter und Abzweigung der Umgehungsleitung eine den durchströmbaren Querschnitt reduzierende Leitvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgehungsleitung (6) ein als Lavaldüse ausgebildeter Ejektor (7) angeordnet ist, dessen verengter halsförmiger Abschnitt (16) eine ringdüsenförmige Ansaugöffnung (18) aufweist, die von einem Ringkanal (17) umgeben ist, in dem eine zum Gaskanal führende Leitung (10) mündet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaugleitungsbereich zwischen dem Verdichter (6) und der Einmündung der Umgehungsleitung (6) und in der Umgehungsleitung (6) stromab des Ejektors (7) je ein unbelastetes Rückschlagventil (8,9) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Leitung (10) im Bereich der anströmseitigen Öffnung des Gaskanals mündet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Unterschreiten einer vorgegebenen Abgasturbolader-Drehzahl der Ansaugluftstrom mittels der Leitvorrichtung (5) in die Umgehungsleitung (6) abgeführt wird.