DE10002581A1 - Turbolader - Google Patents

Turbolader

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Abstract

Turbolader für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, dessen Verdichter Luft und Gas zugeführt wird, bei dem zur Schaffung einer einfachen und kompakten Anordnung zur Einleitung des Gases und der Luft Gasdurchtrittsöffnungen im Luftansaugstutzen des Verdichters vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, dessen Verdichter Luft und Gas zugeführt wird.
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art wird das Gas der Luft vor dem Turbolader zugeführt. Hierzu ist in eine Leitung zwischen einem Schalldämpfer und dem Verdichter ein Venturi-Rohr eingeschaltet, in dessen engstem Querschnitt Bohrungen vorgesehen sind, durch die das Gas einströmt. Im Venturi-Rohr wird die Strömung beschleunigt und damit ein Unterdruck für die Gaszumischung geschaffen.
Nachteilig hierbei ist, dass eine verhältnismäßig lange Leitung zwischen dem Schalldämpfer und dem Verdichter vorgesehen sein muß. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Luft im Venturi-Rohr zunächst beschleunigt, anschließend wieder verzögert wird, um dann am Einlauf des Verdichterrades wieder beschleunigt zu werden. Dies führt zu Druckverlusten vor dem Verdichten. Als Folge davon gehen der Luftmassendurchsatz und der Ladedruck zurück.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und kompakt bauende Anordnung zur Einleitung des Gases in die Luft zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zur Gaszuführung Gasdurchtrittsöffnungen im Luft­ ansaugstutzen des Verdichters vorgesehen sind.
Hierdurch kann unter Entfall eines Venturirohres ein vorhandenes Bauteil zur Gaszuführung verwendet werden, was eine einfache und kompakte Anordnung ergibt. In vorteilhafter Weise wird dabei die sich beschleunigende Strömung der Luft vor dem Eintritt in das Verdichterlaufrad zur Ansaugung und Zumischung des Gases benutzt. Im Vergleich mit der bekannten Anordnung ergeben sich dadurch geringere Druckverluste vor dem Verdichter mit der Folge eines höheren Ladedrucks und eines größeren Luftmassendurchsatzes. Außerdem kann je nach Lage der Gasdurchtrittsöffnungen ein höherer Unterdruck für die Gaszumischung ausgenutzt werden. Ein im Ansaugweg der Luft vorgesehener Schalldämpfer kann direkt am Gehäuse des Verdichters befestigt sein.
Vorteilhaft sind die Gasdurchtrittsöffnungen im Bereich des kleinsten Durchmessers des Luftansaugstutzens angeordnet. Dies ergibt besonders günstige Verhältnisse.
Vorzugsweise ist zwischen dem Luftansaugstutzen und dem Abströmgehäuse des Verdichters ein ringförmiger, außen mit einem Einlaßstutzen versehener Vorlageraum für das Gas ausgebildet. Bei dieser Anordnung kann eine in der Regel ohnehin vorhandene Stützwand für den Abströmkanal des Verdichters zur Bildung des Vorlageraums herangezogen werden. Zur Schaffung des Vorlageraumes sind daher keine zusätzlichen Bauteile erforderlich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Gasdurchtrittsöffnungen zwischen dem Luftansaugstutzen und dem Vorlageraum gleichmäßig über den Umfang des Luftansaugstutzens verteilt angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Vermischung des Gases mit der Luft.
Zweckmäßig ist direkt an den Luftansaugstutzen des Verdichters ein Schalldämpfer angeschlossen. Hierdurch wird die kompakte Bauweise der Anordnung gefördert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung an Hand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht dargestellt.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind Motoren, denen ein Luft-Gasgemisch zugeführt wird und die mit einem Abgasturbolader zur Gemischaufladung versehen sind. Motoren dieser Art sind z. B. als mit Klärgas betreibbare Generatorantriebe im Einsatz.
Die Zeichnung zeigt einen als Ganzes mit 1 bezeichneten Verdichter eines Abgasturboladers eines Motors oben genannter Art. An den Verdichter 1 ist ein Schalldämpfer 2 angesetzt, über den die Luft angesaugt wird. Das Gas wird in weiter unten noch näher ausgeführter Weise unmittelbar im Bereich des Verdichters 1 angesaugt.
Der Verdichter 1 besitzt ein Laufrad 3, das über eine Welle 4 von einem nicht dargestellten Turbinenlaufrad des Abgasturboladers angetrieben ist. An der Einlaßseite des Verdichter-Laufrads 3 ist ein Luftansaugstutzen 5 vorgesehen, an den eingangsseitig der Schalldämpfer 2 direkt angeflanscht sein kann. Auf der anderen Seite geht der Luftansaugstutzen 5 in ein ringförmiges Abströmgehäuse 6 über.
Der Luftansaugstutzen 5 und das Abströmgehäuse 6 sind zusätzlich über eine ringförmige Stützwandung 7 miteinander verbunden. Hierdurch wird ein den Luftansaugstutzen 5 umgebender, ringförmiger Vorlageraum 8 gebildet. Dieser ist mit einem Einlaßstutzen 9 versehen, der an eine Gasquelle, z. B. einen mit Gas beaufschlagbaren Tank, angeschlossen sein soll. Im Luftansaugstutzen 5 sind Gasdurchtrittsöffnungen 10 vorgesehen, die den Vorlageraum 8 mit dem Raum innerhalb des Luftansaugstutzens 5 und vor dem Verdichterlaufrad 3 verbinden.
Die Gasdurchtrittsöffnungen 10 befinden sich in einem Bereich des Luftansaugstutzens 5, dessen freie Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche am Austritt des Schalldämpfers 2 ist. Zweckmäßig befinden sich die Gasaustrittsöffnungen 10 im Bereich des kleinsten Durchmessers des Luftansaugstutzens 5. Um eine gute Durchmischung des Gases mit der Luft zu erreichen, sind die im einfachsten Fall als Bohrungen ausgebildeten Gasdurchtrittsöffnungen 10 gleichmäßig über den Umfang des Luftansaugstutzens 5 verteilt angeordnet. Zweckmäßig können die Gasdurchtrittsöffnungen gegenüber der Radialrichtung geneigt sein, so dass sich ein zur Achse des Luftansaugstutzens 5 schräger Verlauf ergibt, was den Ansaugvorgang begünstigt.
Im Betrieb wird durch eine Druckdifferenz zwischen dem höheren Druck des Gases im Vorlageraum 8 und dem niedrigeren Druck der angesaugten Luft im Luftansaugstutzen 5 Gas in diesen eingeführt. Die Druckabsenkung im Luftansaugstutzen 5 ergibt sich auf Grund der dort stattfindenden Beschleunigung. Die Absenkung des Drucks im Luftansaugstutzen 5 kann dadurch gefördert werden, dass vor der Nabe des Verdichterlaufrads 3 ein die Luftströmung beschleunigender Einsatzkörper angeordnet ist. Zweckmäßig sind die Gasdurchtrittsöffnungen 10 dabei im Bereich des Einsatzkörpers angeordnet.
Die Erfindung ist bei allen mit Gas betriebenen aufgeladenen Brennkraftmaschinen, wie Diesel-Gas-Motoren oder Otto- Gas-Motoren, anwendbar.

Claims (8)

1. Turbolader für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, dessen Verdichter Luft und Gas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gaszuführung Gasdurchtrittsöffnungen (10) im Luft­ ansaugstutzen (5) des Verdichters (1) vorgesehen sind.
2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsöffnungen (10) in einem Bereich des kleinsten Durchmessers des Luftansaugstutzens (5) angeordnet sind.
3. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Luftansaugstutzen (5) und dem Abströmgehäuse (6) des Verdichters (1) ein ringförmiger, außen mit einem Einlaßstutzen (9) versehener Vorlageraum (8) für das Gas ausgebildet ist.
4. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsöffnungen (10) gleichmäßig über den Umfang des Luftansaugstutzens (5) verteilt angeordnet sind.
5. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Gasdurchtrittsöffnungen (10) in Strömungsrichtung der Luft angestellt sind.
6. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (2) direkt an das Gehäuse des Verdichters (1) angeschlossen ist.
7. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Nabe des Laufrads (3) des Verdichters (1) ein die Strömung beschleunigender Einsatzkörper vorgesehen ist.
8. Turbolader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsöffnungen (10) im Bereich des Einsatzkörpers angeordnet sind.
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