DE10002581C2 - Turbolader - Google Patents
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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 als Kraftstoff
betriebene Brennkraftmaschine, dessen einen Luftansaugstutzen und
ein Abströmgehäuse umfassenden Verdichter zur Gemischaufladung
Luft und gasförmiger Kraftstoff 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.
Die EP 0 309 044 B1 beispielsweise beschreibt einen Ansaugbereich
einer mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine, dem
eine Regelvorrichtung in einem Venturi-Vergaser angeordnet ist und
der Venturi-Vergaser im Falle einer Ausstattung mit einer
Aufladeeinrichtung zwischen einem Luftfilter und dem Verdichter
angeordnet ist.
Nachteilig hierbei ist, dass eine verhältnismäßig lange Leitung
zwischen dem Schalldämpfer sowie dem Luftfilter 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
Verdichter. 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 gasförmigen
Kraftstoffes in die Luft zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zwischen dem
Luftansaugstutzen und dem Abströmgehäuse des Verdichters ein
ringförmiger, außen mit einem Einlassstutzen versehener Vorlageraum
für das Gas ausgebildet ist und zur Gaszuführung
Gasdurchtrittsöffnungen im Luftansaugstutzen 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.
Erfindungsgemäß 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 (7)
1. Turbolader für eine mit Gas als Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine, dessen
einen Luftansaugstutzen und ein Abströmgehäuse umfassenden Verdichter zur
Gemischaufladung Luft und gasförmiger Kraftstoff zuführbar ist,
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 und
zur Gaszuführung Gasdurchtrittsöffnungen (10) im Luftansaugstutzen (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 einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchtrittsöffnungen (10) gleichmäßig
über den Umfang des Luftansaugstutzens (5) verteilt angeordnet sind.
4. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Gasdurchtrittsöffnungen (10)
in Strömungsrichtung der Luft angestellt sind.
5. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalldämpfer (2) direkt an das Gehäuse
des Verdichters (1) angeschlossen ist.
6. 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.
7. Turbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gasdurchtrittsöffnungen (10) im Bereich des Einsatzkörpers angeordnet sind.
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