DE3902049A1

DE3902049A1 - Mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3902049A1
Application number: DE3902049A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Limbers
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1989-01-25
Publication date: 1990-07-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinder-Brennkraft maschine mit Stoßaufladung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Stoßaufladung wird angestrebt, einen möglichst großen Teil der in den Abgasen enthaltenen Strömungsenergie in der Turbine zu nutzen. Dazu sollten die Abgase mit möglichst geringem Strömungswiderstand zum Turbinenlaufrad geführt werden. Der dadurch erzielte hohe Turbinenwirkungsgrad hat zur Folge, daß bei Erreichen des gewünschten Ladedrucks ein großer Abgasanteil, der bis zu 60% des Abgasstromes betragen kann, durch die Bypass leitung am Turbinenlaufrad vorbeigeführt werden muß. Mit der üblichen, beispielsweise aus der GB 11 04 405 bekannten recht winkligen Abzweigung des Bypasskanals von dem Abgas-Einlaß kanal läßt sich eine derart große Abgasmenge nicht absteuern, da das Abgas an der Mündung des Bypasskanals vorbeistreicht und das Druckgefälle zwischen dieser Mündung und dem Ende des Bypasskanals nicht ausreicht, um große Abgasmengen abzuführen. Bei der Ausführung gemäß der DE 27 38 929 erfolgt eine Aufteilung des Abgasstromes mittels einer im Abgas-Einlaßkanal angeordneten Zunge. Dadurch läßt sich zwar eine größere Abgasmenge absteuern, jedoch unter Inkaufnahme einer starken Verwirbelung der Abgase durch die Zunge, wodurch hohe Strömungsverluste entstehen, welche den Wirkungsgrad der Turbine verschlechtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Abgase mit geringstmöglichen Strömungsverlusten zum Turbinenlaufrad geführt werden, jedoch bei Bedarf ein großer Abgasanteil über die Bypass leitung am Turbinenlaufrad vorbeigeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß die Abgasleitungen von den Zylindern der Brennkraft maschine einzeln bis nahe an den Abgas-Einlaßkanal der Turbine geführt sind, wird erreicht, daß die Abgase aus jedem Zylinder mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Einlaßkanal eintreten und eine wirksame Stoßaufladung erzeugen, da der Querschnitt der Abgasleitungen im Gegensatz zu den üblichen Sammelleitungen nur entsprechend der maximalen Abgasmenge eines Zylinders ausge legt zu werden braucht. Durch die Anordnung der Mündung des Bypasskanals in einem schräg zur Strömungsrichtung der Abgase im Einlaßkanal liegenden Wandabschnitt angeordnet ist, ist sichergestellt, daß auch große Abgasmengen bei geöffnetem Bypass ventil direkt in den Bypasskanal abströmen können. Da der Ventil körper des Abblaseventils bei geschlossenem Abblaseventil mit der Wand des Einlaßkanals weitgehend bündig ist, also praktisch einen Teil dieser Wand bildet, sind die Strömungsverluste auf ein Mindestmaß reduziert.

Vorzugsweise verläuft der Einlaßkanal bogenförmig und die Abblase öffnung ist im außenliegenden Wandabschnitt des Bogens ange ordnet. Dabei legt sich die Abgasströmung an den außenliegenden Wandabschnitt an, wodurch selbst ein großer Abgasanteil verlust arm in den Bypasskanal einströmen kann. Begünstigt wird das Abströmen großer Abgasmengen, wenn sich der Bypasskanal an die Öffnung in der Wand des Einlaßkanals in geradliniger Fort setzung der Strömungsrichtung der durch den Einlaßkanal strömen den Abgase anschließt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine an die Abgasleitungen einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine angeschlossene Turbine eines Abgasturboladers im Teilschnitt dargestellt ist.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Teil einer 4-Zylinder-Brennkraft maschine bezeichnet, an den die Abgasleitungen 2, 3, 4 und 5 der 4 Zylinder angeschlossen sind. Die Abgasleitungen erstrecken sich einzeln bis nahe an den Einlaßkanal 6 einer Abgasturbine 7, die einen Teil des im übrigen nicht weiter dargestellten Abgas turboladers bildet. Der Einlaßkanal 6 erstreckt sich in einem Bogen zu der Spirale des Turbinengehäuses 8, in welcher das nicht dargestellte Turbinenlaufrad angeordnet ist.

In der Außenwand 9 des bogenförmig verlaufenden Einlaßkanals 6 ist eine Abblaseöffnung 10 vorgesehen, die von dem Ventilteller 11 eines Abblaseventiles 12 beherrscht wird. An die Abblaseöffnung 10 schließt sich ein Bypasskanal 13 an, der sich im wesentlichen in der durch die Pfeile 14 veranschaulichten Strömungsrichtung der Abgase im Einlaßkanal 6 erstreckt.

Bei geschlossenem Abblaseventil 12 ist die Bodenfläche 15 des Ventiltellers 11 mit der Außenwand 9 des Einlaßkanals 6 weit gehend bündig, so daß keine Beeinträchtigung der Abgasströmung zum Turbinenlaufrad eintritt. Wird das Bypassventil 12 geöffnet, so kann der der Projektion der Öffnung 10 entsprechende Anteil F des Abgasstromes direkt in den Bypasskanal 13 abströmen.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag gelingt es, einerseits durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Abgase und geringe Strömungsverluste eine optimale Stoßaufladung zu verwirklichen und andererseits bei Erreichen des gewünschten Ladedrucks einen großen Abgasanteil durch den Bypasskanal 13 am Turbinenlaufrad vorbeizuführen.

Claims

1. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Stoßaufladung durch einen Abgas-Turbolader, dessen Turbinengehäuse einen Abgas- Einlaßkanal (6) aufweist, von dem ein von einem Abblase ventil (11, 12) beherrschter Bypasskanal (13) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Abgasleitungen (2, 3, 4, 5) der Zylinder der Brenn kraftmaschine (1) einzeln bis nahe an den Abgas-Einlaß kanal (6) der Abgasturbine (7) geführt sind,
b) der Abgas-Einlaßkanal (6) einen schräg zur Strömungs richtung (14) der Abgase liegenden Wandabschnitt (9) aufweist,
c) der Bypasskanal (13) von einer Öffnung (10) in diesem Wandabschnitt (9) ausgeht, und
d) der Ventilkörper (11) des Abblaseventils (12) mit dieser Öffnung (10) zusammenwirkt und bei geschlossenem Abblase ventil mit diesem Wandabschnitt weitgehend bündig ist.

2. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgas-Einlaßkanal (6) bogenförmig verläuft und die Abblaseöffnung (10) in dem außenliegenden Wandabschnitt (9) des Bogens angeordnet ist.

3. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bypasskanal (13) an die Abblaseöffnung (10) in geradliniger Forsetzung der Strömungsrichtung (14) der durch den Einlaßkanal (6) strömen den Abgase anschließt.