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Verfahren zur Regelung des Aufladeluftdruckes bei Brennkraftmasehinen.
Bei Brennkraftmaschinen, die mit einer Aufladegruppe, bestehend aus Aufladeturbogebläse, antreibender Abgasturbine und einem etwaigen Hilfsantrieb, ausgestattet sind, ist es erwünscht, den
Aufladeluftdruck regeln zu können, um bei veränderlicher Belastung der Brennkraftmaschine das in die Arbeitszylinder eingebrachte Luftgewieht der jeweiligen Brennstoffmenge anzupassen, d. h. bei grösserer Belastung und Brennstoffmenge mittels höherem Aufladeluftdruek ein entsprechend grösseres Luftgewicht einzubringen und umgekehrt bei sinkender Belastung auch das eingebrachte
Luftgewicht durch entsprechende Senkung des Aufladeluftdruckes zu verringern. Es ist bekannt, durch Verkleinern des Düsenquerschnittes der Abgasturbine die Turbinenleistung und damit die
Gebläseleistung und den Aufladeluftdruck zu steigern.
Wegen der hohen Temperaturen der der Abgas- turbine zuströmenden Gase bieten jedoch Düsenventile zur Steuerung der Düsenquersehnitte der
Abgasturbine bauliche und betriebliche Schwierigkeiten.
Die vorliegende Erfindung setzt konstante Düsenquerschnitte voraus und sieht die Einführung eines Teiles der vom Gebläse geförderten Druckluft in die Abgasleitungen zwischen der Brennkraft- maschine und der Abgasturbine unter Umgehung der Brennkraftmaschine vor. Gemäss der Erfindung wird die Steuerluftmenge durch das mehr oder weniger weite Öffnen eines Regelventils in der Steuerluftleitung erhöht, wenn eine Steigerung des Luftenddruckes am Gebläse erzielt werden soll, und erniedrigt, wenn der Luftenddruck geringer sein soll.
Lässt man durch den gegebenen Düsenquerschnitt der Abgasturbine steigende Gasgewichte strömen, so sind hiezu steigende Gefälle notwendig, wenn die Temperatur vor den Düsen nicht ausser- ordentlich stark mit dem steigenden Gasgewicht absinken soll. Infolge der Erhöhung des Gefälles nimmt die der Turbine zugeführte Energie wesentlich stärker zu, als der Erhöhung des durch die Düsen strömenden Gasgewichtes entspricht. Es liegt also eine Relaiswirkung der der Turbine zuströmenden
Steuerluft vor.
Diese Relaiswirkung ist um so stärker, je weniger die Temperatur des Gases vor den Düsen mit steigendem Gasgewicht abnimmt. In Weiterbildung der Erfindung soll dementsprechend die Steuerluftmenge zwischen Gebläse und Abgasturbine geheizt werden, um die Mischtemperatur vor den Düsen möglichst hoch zu behalten. Benutzt man für diese Aufheizung der Steuerluft die Abwärme der Abgasturbine, so kann bei dem kleinen Temperaturgefälle, das die Abgasturbine verarbeitet, die Steuerluft bis nahe an die Temperatur der der Turbine zuströmenden Gase aufgeheizt werden. Infolgedessen wird die Mischtemperatur für Steuerluft und Abgas der Brennkraftmaschine nur wenig mit steigender Steuerluftmenge abnehmen und die der Turbine zugeführte Energie auf grösstmögliche Werte gesteuert werden können.
Steigender Turbinenleistung entspricht steigender Luftenddruck am Gebläse, womit der beabsichtigte Zweck erreicht ist.
Die Steuerluft kann zu ihrer Aufheizung durch einen geschlossenen Isoliermantel, der die Turbine und heisse, gasführende Leitungen umschliesst, geführt werden und so die Wirkung einer Wärmeisolierung oder einer Wasserkühlung der heissen Teile mindestens teilweise ersetzen.
Das Regelventil in der Steuerluftleitung kann von Hand aus oder selbsttätig in Abhängigkeit von allen möglichen Betriebsgrössen, z. B. von der Brennstoffüllung, in der Weise verstellt werden, dass bei zunehmender Brennstoffüllung auch der Aufladeluftdruck zunimmt. Da beim Betrieb von Flugzeugen der äussere Luftdruck in grösseren Höhen abnimmt, ist es besonders vorteilhaft, wenn man in grösseren Flughöhen auch den Aufladeluftdruck trotz des geringeren Aussenluftdruckes auf
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der gleichen Höhe wie am Erdboden halten kann, um die Leistung der Brennkraftmaschine in grösseren
Höhen nicht wegen eines verringerten Luftgewichtes in den Arbeitszylinder abfallen zu lassen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die sich voneinander durch die Art der Heizung der den Abgasen vor der Turbine zugesetzten Druckluft unterscheiden.
Von der Brennkraftmaschine 1 werden die Abgase durch die Leitung 2 der Abgasturbine. : ; geführt, welche das Turbogebläse 4 antreibt. Die Druckluft strömt der Brennkraftmaschine 1 durch die Leitung 5 zu. Zwischen den Leitungen 2 und 5 ist eine Verbindungsleitung 6 angeordnet, die mit einem Regelventil 7 versehen ist, mit dessen Hilfe der Zustrom von Druckluft in die Abgasleitung 2 geregelt wird. Das Regelventil 7 wird entweder von Hand oder in Abhängigkeit von irgendwelchen Betriebsgrössen selbsttätig eingestellt, z. B. durch den Füllungsregler in Abhängigkeit von der Brennstoffüllung oder bei Flugzeugen durch einen Höhenmesser in Abhängigkeit von der Flughöhe. Zur Erwärmung der den Abgasen zugesetzten Druckluft ist ferner ein Heizmantel 8 um die Verbindungleitungen 6 gelegt, durch den die von der Turbine 3 kommenden Abgase strömen.
Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist die Leitung 6 nicht unmittelbar mit der Abgasleitung 2 verbunden, sondern die abgezweigte Druckluft durchfliesst einen um die Abgasturbine i' gelegten Kühlmantel 9 und gelangt erst dann in erhitztem Zustand durch die Leitung 10 in die Abgasleitung 2. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass gleichzeitig mit der Erwärmung der Druckluft die Abgasturbine gekühlt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung des Aufladeluftdruekes bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbogebläse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der vom Aufladegebläse gelieferten Druckluft als Steuerluftmenge, die über ein Regelventil dem Abgas der Brennkraftmaschine vor der Abgasturbine zugeführt wird, bei gewünschter Erhöhung des Luftenddruckes des Aufladegebläses durch mehr oder weniger weites Öffnen des Regelventils vergrössert und bei gewünschter Absenkung des Luftenddruekes durch mehr oder weniger weitgehendes Schliessen des Regelventils verringert wird.