DE717756C - Control procedure to achieve a power balance and to prevent the harmful overloading of the engine for aircraft engines - Google Patents

Description

Regelverfahren zur Erzielung eines Leistungsausgleiches und zur Verhinderung der schädlichen Überlastung des Motors für Flugtriebwerke Bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbo aufladung ist zur Regelung des Ladedruckes im allgemeinen eine besondere Regelung des Turholaderaggregats erforderlich. Durch diese Regelung wird erreicht, daß in jedem in Frage frommenden stationären Betriebszustand die Leistung der Turbine ebenso groß ist wie die Leistung des Laders. Da die an sich günstigste Regelung durch Veränderung des Düsenquerschnitts der Turbine zu verwickelt ist, so wird im allgemeinen das Turb:ol,aderaggregat so ,ausgelegt, daß ohne das Eingreifen der Regelung die Turbinenleistung bei den in Frage 'kommenden Betriebszuständen größer ist als die Laderleistung. Durch das Eingreifen der Regeltang wird, um die Gleichheit der Leistungen zu erzielen, entweder der Leistungsbedarf des Laders erhöht, z. B. durch Drosselung, oder die Leistung der Turbine vermindert.Standard procedure to achieve a performance equalization and to prevent the harmful overload of the engine for aircraft engines in internal combustion engines with exhaust gas turbocharging is generally a special one for regulating the boost pressure Regulation of the turbo charger required. This regulation achieves that in every pious steady state in question the power of the turbine is as great as the power of the loader. As the most favorable arrangement in itself is too involved by changing the nozzle cross-section of the turbine, then im general the Turb: ol, core unit so designed that without the intervention of the Regulation of the turbine power in the operating states in question is greater is than the charger power. By interfering with the rules, there is equality to achieve the performance, either the power requirement of the loader increases, z. B. by throttling, or the output of the turbine is reduced.

Diese Angleichung der Leistungen kann auch dadurch :erreicht werden, daß man einen Teil der vom Gebläse geförderten Druckluft den Abgasen vor der Turbine beimischt. Die Beimischung von kalter Luft zu den Abgasen wirkt sich dadurch sehr günstig aus, daß die Abgastemperatur vor der Turbine gesenkt wird. Dies ist besonders bei Abgasturbinen für Flugmotoren von größter Bedeutung, da hier die Turbinenschaufeln im allgemeinen so stark beansprucht sind, daß schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit merkliche Dehnungen auftreten. Durch die Senkung der Abgastemperatur während .eines Teils der Betriebszeit tritt also eine erhebliche Erhöhung der Lebensdauer der Turbine ein.This alignment of services can also be achieved by: that one part of the compressed air conveyed by the blower the exhaust gases in front of the turbine admixed. The admixture of cold air to the exhaust gases has a great effect favorable from the fact that the exhaust gas temperature is lowered in front of the turbine. This is special in exhaust gas turbines for aircraft engines of the utmost importance, since this is where the turbine blades are concerned are generally so heavily used that after a relatively short time Noticeable stretching occurs over time. By lowering the exhaust gas temperature during .part of the operating time there is therefore a considerable increase in the service life the turbine.

Die Beimischung der Ladeluft zu den Abgasen beeinflußt je nach den Betriebsverhältnissen die Leistungsbilanz des Turboladers in verschiedner Weise. Die. verminderte Temperatur der Abgase vor der Turbine wirkt sich in Richttuvg einer Verminderung der Turbinenleistung je kg Abgas aus. Gleichzeitig steigt aber wegen des erhöhten Gasgewichtes der Druck vor den Düsen der Turbine, was eine Steigerung der Turbinenleistung je kg Abgas bedeutet. Bei großen Druckunterschieden in der Turbine und bei großen Temperaturt:ntterschieden zwischen der Abgastemperatta-und der Ladelufttemperatur über«-iegt der erstere Einfiuß, bei geringem Turbinengefälle und niedrigen Abgastemperaturen der letztere. Bei Abgasturbinen für Ottomotoren, die nur für den Flug in größeren Höhen von Bedeutung sind, kommt im allgemeinen der erste Fall in Frage. Eine Zumischung von Ladeluft zu den Abgasen bedeutet hier also eine Verminderung der Turbinenleistung je kg Ladeluft.The admixture of the charge air to the exhaust gases influences depending on the Operating conditions the power balance of the turbocharger in different ways. The. Reduced temperature of the exhaust gases in front of the turbine affects in Richttuvg a Reduction of the turbine output per kg of exhaust gas. At the same time, however, increases because of the increased gas weight the pressure in front of the nozzles of the turbine, what means an increase in turbine output per kg of exhaust gas. With large pressure differences in the turbine and at high temperatures: differences between the exhaust gas temperature and The former has a higher influence than the charge air temperature, with a low turbine gradient and low exhaust gas temperatures of the latter. In the case of exhaust gas turbines for gasoline engines, which are only of importance for flight at higher altitudes generally comes the first case in question. An admixture of charge air to the exhaust gases means here i.e. a reduction in turbine output per kg of charge air.

Die Möglichkeit der Regelung des Turboladers durch Zumischung von Ladeluft zu den Abgasen ist an sich bekannt. Das Regelventil soll dabei abhängig von der Flughöhe gesteuert werden. Dieses Verfahren läßt jedoch keine günstigen Ergebnisse erwarten, da die Leistungsbilanz des Turbol.aderaggregats auch durch andere Größen, wie den Ladedruck und vor allem die Motordrehzahl, entscheidend beeinflußt wird. Würde den bisher bekannten Vorschlägen entsprechend die ?Menge der zugemischten Ladeluft nur abhängig von der Flughöhe geregelt, so müßte ein zweites Regelorgan, z. B. eine Drossel in der Ladeluftleitung, vorgesehen «-erden, das die übrigen Einflüsse berücksichtigt. In diesem Fall könnte nur ein Teil des Leistungsausgleichs durch Zumischung von Frischgas erfolgen, die zugemischte Ladeluftmenge würde also im allgemeinen vielkleiner bleiben, als mit Rücksicht auf die Leistungsbilanz des Turboladeraggregats möglich wäre.The possibility of regulating the turbocharger by adding Charge air to the exhaust gases is known per se. The control valve should be dependent controlled by the altitude. However, this method does not leave any favorable Expect results because the power balance of the turbocharger unit also goes through has a decisive influence on other variables, such as the boost pressure and, above all, the engine speed will. Would the? Amount of added Charge air is only regulated as a function of the flight altitude, so a second control element would have to z. B. a throttle in the charge air line, provided «-erden, the other influences considered. In this case, only part of the compensation could be due Admixture of fresh gas takes place, so the admixed amount of charge air would in general stay much smaller than taking into account the power balance of the turbocharger unit it is possible.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung umgangen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelverfahren zur Erzielung eines Leistungsausgleichs und zur Verhinderung der schädlichen Überlastung des Motors für Flugtriebwerke, bestehend aus Brennkräftmaschine und Abgasturbolader mit an sich bekannter regelbarer Zumischmöglichkeit von L.aderluft zu den Abgasen. Das erfinderische Neue besteht darin, daß die Regeiu :!g der Zumischung durch einen Dichtergler nach der Dichte der Luft in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine erfolgt. Sinkt die Dichte unter einen bestimmten eingestellten Wert, so wird das Drosselorgan kin der Verbindungsleitung z:;ischen Ladeluft-und Abgasleitung in Richtung stärkerer Drosselung verstellt, steigt die Dichte in der Ansaugleitung, so wird das Drosselorgan -.weiter geÖi7 net. Es wird also durch den Regler die Dichte der Ladeluft konstant gehalten.These disadvantages are avoided by the present invention. the Invention relates to a control method for achieving power equalization and to prevent harmful overloading of the engine for aircraft engines, consisting of an internal combustion engine and an exhaust gas turbocharger with a known adjustable Possibility of mixing air into the exhaust gases. The inventive novelty exists in that the rule of admixture by a density regulator is based on the density the air in the intake line of the internal combustion engine takes place. If the density drops below a certain set value, the throttle element becomes kin of the connecting line z:; ical charge air and exhaust lines adjusted in the direction of greater throttling, If the density increases in the suction line, the throttle element is further geÖi7 net. The regulator keeps the density of the charge air constant.

Da. die Brennkraftmaschinenleistunj in erster Annäherung von der Dichte der Ladeluft abhängt, wird somit durch diese Regelung das Ziel erreicht, das Turboladeraggregat so zu regeln, daß bei unveränderter GashebeIstellung die Brennkraftmaschinenleistung annähernd konstant bleibt. Auch die mechaniscbe und thermische Beanspruchung ist in erster Näherung von der Ladeluftdichte abhängig. Durch eine derartige Vorrichtung wird also durch Begrenzung der Dichte der Ladeluft eine mechanische und thermische Überbeanspruchung der Brennkraftmaschine verhindert. Eine Verminderung der Brennkraftmaschi.nenleistung unter den der höchsten zulässigen Dichte entsprechenden Höchstwert ist entweder in der üblichen Weise durch Drosselung in der Ladeluftleitung oder durch Verstellung des Reglers auf die der gev,ünsciitenLeistung entsprechende verminder te Diclit,2 möglich.There. the internal combustion engine power as a first approximation of the density depends on the charge air, the aim of this regulation is achieved, the turbocharger unit to regulate so that the engine power with unchanged GashebeIstellung remains approximately constant. The mechanical and thermal stress is also depends in a first approximation on the charge air density. By such a device becomes a mechanical and thermal one by limiting the density of the charge air Overuse of the internal combustion engine prevented. A reduction in the engine power below the maximum corresponding to the highest allowable density is either in the usual way by throttling in the charge air line or by adjusting of the regulator to the reduced diclit corresponding to the general useless performance, 2 possible.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Regelverfahren zur Erzielung eines Leistungsausgleichs und zur Verhinderung der schädlichen Überlastung des Motors für Flugtriebwerke, bestehend aus Brennkraftmaschine und Abgasturbolader mit an sich bekannter regelbarer Zutnischmöglichkeit von Laderluft zu den Ab- gasen, dadurch gekennzeichnet, da!) die Regelung der Zutnischung durch einen Dichteregler nach der Dichte der Luft in der Ansaugleitung der Brennhraftmaschine erfolgt.PATENT CLAIM: control process gases to achieve a power balance and to prevent the harmful overloading of the engine for aircraft engines, consisting of engine and turbocharger with a known adjustable Zutnischmöglichkeit of charged air to the waste, characterized in that da) the regulation of the Zutnischung by a density controller! takes place according to the density of the air in the suction line of the Brennhraftmaschine.