DE102004028224A1 - Method for operating a turbocharger and turbocharger - Google Patents

Method for operating a turbocharger and turbocharger Download PDF

Info

Publication number
DE102004028224A1
DE102004028224A1 DE102004028224A DE102004028224A DE102004028224A1 DE 102004028224 A1 DE102004028224 A1 DE 102004028224A1 DE 102004028224 A DE102004028224 A DE 102004028224A DE 102004028224 A DE102004028224 A DE 102004028224A DE 102004028224 A1 DE102004028224 A1 DE 102004028224A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mass flow
air mass
fluid
compressor
turbocharger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102004028224A
Other languages
German (de)
Inventor
Andre Voges
Ferdinand Dr. Werdecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN B&W Diesel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel GmbH filed Critical MAN B&W Diesel GmbH
Priority to DE102004028224A priority Critical patent/DE102004028224A1/en
Priority to CH00900/05A priority patent/CH697997B1/en
Priority to FR0551511A priority patent/FR2871518A1/en
Priority to JP2005166604A priority patent/JP2005351273A/en
Priority to GB0511673A priority patent/GB2415469B/en
Priority to CNB2005100765625A priority patent/CN100538044C/en
Priority to KR1020050049140A priority patent/KR20060048290A/en
Publication of DE102004028224A1 publication Critical patent/DE102004028224A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F02C7/1435—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages by water injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbolader, insbesondere einen Abgasturbolader, mit einer Turbine, um in einem ersten Luftmassenstrom, insbesondere in einem Abgasstrom, enthaltene Energie in mechanische Energie zum Antrieb eines Verdichters (3) des Turboladers zu wandeln, wobei dem Verdichter (3) des Turboladers ein zweiter Luftmassenstrom (10), insbesondere einen Frischluftmassenstrom, zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist dem Verdichter (3) eine Einrichtung (16) zum Injizieren eines Fluids (15) in den zweiten Luftmassenstrom (10), insbesondere in den Frischluftmassenstrom, vorgeschaltet ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Turboladers wird vor dem Eintritt des zweiten Luftmassenstroms (10), insbesondere des Frischluftmassenstroms, in den Verdichter (3) des Turboladers in den zweiten Luftmassenstrom ein Fluid (15) injiziert, wobei das injizierte Fluid (15) im Verdichter (3) verdunstet und so eine Kühlung des Verdichters (3) bewirkt.The invention relates to a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, with a turbine in order to convert energy contained in a first air mass flow, in particular in an exhaust gas stream, into mechanical energy for driving a compressor (3) of the turbocharger, the compressor (3) of the turbocharger a second air mass flow (10), in particular a fresh air mass flow, can be supplied. According to the invention, the compressor (3) is preceded by a device (16) for injecting a fluid (15) into the second air mass flow (10), in particular into the fresh air mass flow. According to the method according to the invention for operating a turbocharger, a fluid (15) is injected into the compressor (3) of the turbocharger before the second air mass flow (10), in particular the fresh air mass flow, into the second air mass flow, wherein the injected fluid (15) flows in the Compressor (3) evaporates and thus causes a cooling of the compressor (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Turboladers, insbesondere eines Abgasturboladers, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Turbolader, insbesondere einen Abgasturbolader, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The Invention relates to a method for operating a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, according to the preamble of the claim 1. Furthermore, the invention relates to a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, according to the preamble of claim 9.

Turbolader, insbesondere Abgasturbolader, werden zur Leistungssteigerung bei Brennkraftmaschinen verwendet. So offenbart zum Beispiel die DE 199 28 925 A1 einen Turbolader mit einem Verdichter sowie einer Turbine, die über eine Welle gekoppelt sind, wobei über die Turbine einem Luftmassenstrom Energie entnommen und diese Energie in mechanische Energie gewandelt wird, die dann zum Antreiben des Verdichters des Turboladers verwendet wird. Nach dem Stand der Technik umfasst der Verdichter ein Verdichterrad sowie die Turbine ein Turbinenrad.Turbochargers, in particular exhaust gas turbochargers, are used to increase the performance of internal combustion engines. For example, the DE 199 28 925 A1 a turbocharger with a compressor and a turbine, which are coupled via a shaft, wherein the turbine is taken from an air mass flow of energy and this energy is converted into mechanical energy, which is then used to drive the compressor of the turbocharger. In the prior art, the compressor comprises a compressor wheel and the turbine comprises a turbine wheel.

Moderne Turbolader verdichten innerhalb des Verdichters einen Luftmassenstrom auf derart hohe Drücke, dass am Austritt des Verdichters, insbesondere am Austritt des Verdichterrads, Temperaturen von mehreren hundert Grad Kelvin erreicht werden. Das Verdichterrad des Verdichters ist vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet, wobei bei Temperaturen von mehreren hundert Grad Kelvin am Verdichterrad das Problem auftritt, dass die Aluminiumlegierung des Verdichterrads speziell am Außendurchmesser einen dauerhaften Festigkeitsverlust erleidet (thermische Alterung). Dies kann zu einem Versagen des Verdichterrads und damit zu einer verkürzten Lebensdauer desselben führen. Es ist demnach wünschenswert, die Temperaturen im Bereich des Verdichterradaustritts zu beschränken.modern Turbochargers compress air mass flow within the compressor to such high pressures, that at the outlet of the compressor, in particular at the outlet of the compressor wheel, Temperatures of several hundred degrees Kelvin can be achieved. The Compressor wheel of the compressor is preferably made of an aluminum alloy formed at temperatures of several hundred degrees Kelvin at Compressor wheel the problem occurs that the aluminum alloy the compressor wheel, especially on the outer diameter of a permanent Strength loss suffers (thermal aging). This can be too a failure of the compressor wheel and thus to a shortened life lead the same. It is therefore desirable to limit the temperatures in the area of the compressor wheel outlet.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, einen neuartigen Turbolader, insbesondere einen neuartigen Abgasturbolader, und ein Verfahren zum Betreiben eines Turboladers, insbesondere eines Abgasturboladers, zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem is based a novel turbocharger, in particular a novel exhaust gas turbocharger, and a method for operating a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger to create.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Turboladers gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird vor dem Eintritt des Verdichtermassenstroms (im folgenden auch als zweiter Luftmassenstrom bezeichnet), insbesondere des Frischluftmassenstroms, in den Verdichter des Turboladers in den zweiten Luftmassenstrom ein Fluid injiziert, wobei das injizierte Fluid im Verdichter verdunstet und so eine Kühlung insbesondere eines Verdichterrads des Verdichters bewirkt. Desweiteren wirkt sich diese Maßnahme auch auf den Nachleitapparat aus, wo Ölablagerungen vermieden werden. Außerdem ist eine günstige Beeinflussung hinsichtlich einer NOx-Bildung festzustellen.This Problem is solved by a method for operating a turbocharger according to claim 1 solved. According to the invention is the entry of the compressor mass flow (hereinafter also as the second Referred to air mass flow), in particular the fresh air mass flow, in the compressor of the turbocharger in the second air mass flow injected a fluid, wherein the injected fluid evaporates in the compressor and so a cooling in particular causes a compressor wheel of the compressor. Furthermore, it works this measure also on the Nachleitapparat where oil deposits are avoided. Besides that is a cheap one Determine the influence of NOx formation.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, in den durch den Verdichter des Turboladers zu verdichtenden, zweiten Luftmassenstrom vor dem Eintritt desselben in den Verdichter ein Fluid zu injizieren, wobei das Fluid innerhalb des Verdichters verdunstet und vorzugsweise vor Erreichen des Austritts des Verdichters bzw. des Verdichterrads vollständig (aber auch teilweise würde helfen) verdunstet ist. Hierdurch kann eine Kühlung des Verdichters bzw. des Verdichterrads bewirkt werden. Durch Überschreitung der zulässigen Temperatur des Verdichterrads bewirkte Festigkeitsminderungen desselben können so auf einfache und sichere Art und Weise vermieden werden.in the For the purposes of the present invention, it is proposed in the through the compressor of the turbocharger to be compressed, second air mass flow to inject fluid into the compressor before entering it, wherein the fluid within the compressor evaporates, and preferably before reaching the outlet of the compressor or the compressor wheel completely (but also partially help) has evaporated. This can be a cooling of the compressor or the compressor wheel are effected. By exceeding the permissible temperature of the Verdichterrads caused deterioration of the same can so be avoided in a simple and secure way.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Fluid derart in den zweiten Luftmassenstrom injiziert wird, dass der Anteil des Fluids am Gesamtmassenstrom aus zweitem Luftmassenstrom und Fluid vorzugsweise bei in etwa 1 % liegt.To In an advantageous embodiment of the invention, the fluid is such is injected into the second air mass flow that the proportion of Fluids on the total mass flow of second mass air flow and fluid preferably at about 1%.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Fluid vor dem Injizieren desselben in den zweiten Luftmassenstrom verdichtet und derart erhitzt, dass das Fluid beim Injizieren eine Temperatur aufweist, die unter den Umgebungsbedingungen des Injizierens 20K bis 100K oberhalb der Siedetemperatur des Fluids liegt.To a further advantageous embodiment of the invention is the Fluid prior to injecting it into the second mass air flow compressed and heated so that the fluid when injecting a Temperature that under the ambient conditions of Injizierens 20K to 100K above the boiling temperature of the fluid.

Der erfindungsgemäße Turbolader ist im unabhängigen Patentanspruch 9 definiert.Of the Turbocharger according to the invention is independent Defended claim 9.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. An embodiment of the invention is without limitation to be closer to the drawing explained. Showing:

1: eine Prinzipskizze eines Turboladers nach dem Stand der Technik; und 1 a schematic diagram of a turbocharger according to the prior art; and

2: eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Turboladers. 2 : A schematic diagram to illustrate the method according to the invention for operating a turbocharger.

Bevor nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 auf die hier vorliegende Erfindung im Detail eingegangen wird, soll vorab am Beispiel eines Abgasturboladers die aus dem Stand der Technik bekannte Funktionsweise eines Abgasturboladers beschrieben werden.Before referring to below 2 on the present invention is discussed in detail, will be described in advance on the example of an exhaust gas turbocharger known from the prior art operation of an exhaust gas turbocharger.

1 zeigt stark schematisiert einen Abgasturbolader 1 in Verbindung mit einem Zylinder 2 einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgasturbolader 1 einen Verdichter 3 mit einem Verdichterrad 4 und eine Turbine 5 mit einem Turbinenrad 6 umfasst. 1 shows a schematic diagram of an exhaust gas turbocharger 1 in conjunction with a cylinder 2 an internal combustion engine, wherein the exhaust gas turbocharger 1 a compressor 3 with a compressor wheel 4 and a turbine 5 with a turbine wheel 6 includes.

Über ein dem Zylinder 2 der Brennkraftmaschine zugeordnetes Auslassventil 7 wird im Sinne des Pfeils 8 ein erster Luftmassenstrom, nämlich ein Abgasstrom, dem Turbinenrad 6 der Turbine 5 zugeführt, wobei Energie des ersten Luftmassenstroms durch das Turbinenrad 6 in mechanische Energie gewandelt und zum Antreiben des Verdichterrads 4 des Verdichters 3 des Turboladers 1 verwendet wird. Der im Bereich der Turbine 5 entspannte erste Luftmassenstrom, also der Abgasstrom, wird im Sinne des Pfeils 9 aus dem Turbolader 1 herausbewegt.About a cylinder 2 the internal combustion engine associated exhaust valve 7 becomes in the sense of the arrow 8th a first air mass flow, namely an exhaust gas flow, the turbine wheel 6 the turbine 5 supplied, wherein energy of the first air mass flow through the turbine wheel 6 converted into mechanical energy and to drive the compressor wheel 4 of the compressor 3 of the turbocharger 1 is used. The one in the area of the turbine 5 relaxed first air mass flow, so the exhaust gas flow, is in the direction of the arrow 9 from the turbocharger 1 moved out.

Wie 1 weiterhin entnommen werden kann, wird vom Verdichter 3 des Turboladers 1 im Sinne des Pfeils 10 ein zweiter Luftmassenstrom, nämlich ein Frischluftmassenstrom, angesaugt und verdichtet, wobei der verdichtete, zweite Luftmassenstrom im Sinne des Pfeils 11 über ein Einlassventil 12 der Brennkraftmaschine, nämlich dem Zylinder 2 derselben, zuführbar ist. Wie 1 entnommen werden kann, kann ein solcher Abgasturbolader weiterhin einen Ladeluftkühler 13 sowie eine Ladedruckregeleinrichtung 14 umfassen.As 1 can still be taken from the compressor 3 of the turbocharger 1 in the sense of the arrow 10 a second air mass flow, namely a fresh air mass flow, sucked and compressed, wherein the compressed second air mass flow in the direction of the arrow 11 via an inlet valve 12 the internal combustion engine, namely the cylinder 2 the same, can be fed. As 1 can be removed, such an exhaust gas turbocharger can continue a charge air cooler 13 and a wastegate 14 include.

Das Verdichterrad 4 des Verdichters 3 der in 1 dargestellten Abgasturbine 1 ist vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet, wobei bei der Verdichtung des zweiten Luftmassenstroms innerhalb des Verdichters 3 der Abgasturbine 1 am Austritt des Verdichterrads 4 Temperaturen von mehreren hundert Grad Kelvin auftreten können. Hierdurch kann die zulässige Bauteiltemperatur des Verdichterrads 4 überschritten werden, was zu einem Festigkeitsverlust desselben führen kann.The compressor wheel 4 of the compressor 3 the in 1 illustrated exhaust gas turbine 1 is preferably formed of an aluminum alloy, wherein in the compression of the second air mass flow within the compressor 3 the exhaust gas turbine 1 at the outlet of the compressor wheel 4 Temperatures of several hundred degrees Kelvin can occur. This allows the permissible component temperature of the compressor wheel 4 exceeded, which can lead to a loss of strength of the same.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung (siehe 2) wird vorgeschlagen, vor dem Eintritt des zweiten Luftmassenstroms 10 in den Verdichter 3 des Turboladers in den zweiten Luftmassenstrom 10 ein Fluid 15 zu injizieren. Das Fluid 15 wird über eine entsprechende Einrichtung 16, die dem Verdichter 3 vorgeschaltet ist, in den zweiten Luftmassenstrom 10 injiziert. Das in den zweiten Luftmassenstrom 10 injizierte Fluid 15 wird im Verdichter 3 verdunstet und bewirkt so eine Kühlung des Verdichters, nämlich des Verdichterrads desselben.For the purposes of the present invention (see 2 ) is proposed before the second air mass flow 10 in the compressor 3 of the turbocharger in the second air mass flow 10 a fluid 15 to inject. The fluid 15 will have an appropriate facility 16 that the compressor 3 upstream, in the second air mass flow 10 injected. That in the second air mass flow 10 injected fluid 15 is in the compressor 3 evaporates and thus causes a cooling of the compressor, namely the compressor wheel of the same.

Das in den zweiten Luftmassenstrom 10 injizierte Fluid 15 wird im Verdichter insbesondere vollständig verdunstet. Am Austritt des Verdichterrads 4 hat demnach eine vollständige Verdunstung des injizierten Fluids stattgefunden. Um dies zu ermöglichen, wird beim Injizieren des Fluids 15 über die Einrichtung 16 in den zweiten Luftmassenstrom 10 das Fluid 15 möglichst fein zerstäubt. Dies lässt sich vorzugsweise dadurch erzielen, dass das zu injizierende Fluid 15 vor dem Injizieren zuerst über eine Pumpe 17 verdichtet und anschließend über einen Wärmetauscher 18 auf eine definierte Temperatur erhitzt wird. Das Fluid 15 wird dabei vor dem Injizieren desselben in den zweiten Luftmassenstrom 10 derart vom Wärmetauscher 18 erhitzt, dass das Fluid 15 beim Injizieren, also im Bereich der Einrichtung 16, eine Temperatur aufweist, die unter den Umgebungsbedingungen des Injizierens 20K bis 100K oberhalb der Siedetemperatur des Fluids 15 liegt. Beim Injizieren des Fluids 15 mit einer solchen Temperatur in den zweiten Luftmassenstrom 10 erfolgt ein Zerplatzen von Fluidtropfen im Sinne eines sogenannten Flash-Effekts.That in the second air mass flow 10 injected fluid 15 is in particular completely evaporated in the compressor. At the outlet of the compressor wheel 4 Accordingly, a complete evaporation of the injected fluid has taken place. To enable this, when injecting the fluid 15 about the device 16 in the second air mass flow 10 the fluid 15 atomized as finely as possible. This can preferably be achieved by the fluid to be injected 15 before injecting, first via a pump 17 compressed and then via a heat exchanger 18 is heated to a defined temperature. The fluid 15 is doing before injecting the same in the second air mass flow 10 such from the heat exchanger 18 heated that fluid 15 when injecting, so in the area of the device 16 , a temperature which under the ambient conditions of the injection 20K to 100K above the boiling temperature of the fluid 15 lies. When injecting the fluid 15 with such a temperature in the second air mass flow 10 there is a bursting of fluid drops in the sense of a so-called flash effect.

Vorzugsweise wird das Fluid derart in den zweiten Luftmassenstrom 10 injiziert, dass der Anteil des Fluids 15 am Gesamtmassenstrom aus dem Fluid 15 und dem zweiten Luftmassenstrom 10 zwischen 0,1% und 5%, vorzugsweise zwischen 0,5% und 2%, besonders bevorzugt bei in etwa 1 %, liegt. Als Fluid wird vorzugsweise Wasser in den zweiten Luftmassenstrom injiziert.Preferably, the fluid is so in the second air mass flow 10 injected that the proportion of the fluid 15 on the total mass flow from the fluid 15 and the second air mass flow 10 between 0.1% and 5%, preferably between 0.5% and 2%, more preferably at about 1%. As the fluid, water is preferably injected into the second air mass flow.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird demnach vorgeschlagen, dem zweiten, von einen Verdichters eines Turboladers zu verdichtenden Luftmassenstrom vor Zuführung desselben in den Verdichter ein Fluid zu injizieren, wobei das Fluid innerhalb des Verdichters vor Erreichen des Austritts des Verdichterrads vollständig verdunstet. Bei der Verdunstung stellt sich eine Kühlung bzw. Temperaturerniedrigung des Verdichterrads ein. Hierdurch kann das Überschreiten der zulässigen Bauteiltemperatur des Verdichterrads vermieden und ein temperaturbedingter Festigkeitsverlust desselben verhindert werden.in the It is therefore proposed according to the present invention that the second, to be compressed by a compressor of a turbocharger air mass flow before feeder the same in the compressor to inject a fluid, wherein the fluid within the compressor before reaching the exit of the compressor wheel Completely evaporates. In the evaporation, a cooling or Lowering the temperature of the compressor wheel. This can cause the crossing the permissible Component temperature of the compressor wheel avoided and a temperature-related Strength loss of the same can be prevented.

11
Abgasturboladerturbocharger
22
Zylindercylinder
33
Verdichtercompressor
44
Verdichterradcompressor
55
Turbineturbine
66
Turbinenradturbine
77
Auslassventiloutlet valve
88th
Pfeilarrow
99
Pfeilarrow
1010
Pfeilarrow
1111
Pfeilarrow
1212
Einlassventilintake valve
1313
LadeluftkühlerIntercooler
1414
LadedruckregeleinrichtungBoost pressure control device
1515
Fluidfluid
1616
EinrichtungFacility
1717
Pumpepump
1818
Wärmetauscherheat exchangers

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Turboladers, insbesondere eines Abgasturboladers, wobei die in einem ersten Luftmassenstrom, insbesondere in einem Abgasstrom, enthaltene Energie in einer Turbine des Turboladers in mechanische Energie zum Antrieb eines Verdichters der Turboladers gewandelt wird, und wobei der Verdichter der Turboladers einen zweiten Luftmassenstrom, insbesondere einen Frischluftmassenstrom, ansaugt und verdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eintritt des zweiten Luftmassenstroms, insbesondere des Frischluftmassenstroms, in den Verdichter des Turboladers in den zweiten Luftmassenstrom ein Fluid injiziert wird, wobei das injizierte Fluid im Verdichter verdunstet und so eine Kühlung des Verdichters bewirkt.Method for operating a turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, wherein the energy contained in a first air mass flow, in particular in an exhaust gas stream, is converted in a turbine of the turbocharger into mechanical energy for driving a compressor of the turbocharger, and wherein the compressor of the turbocharger a second air mass flow , In particular, a fresh air mass flow, sucks and compressed, characterized in that prior to the entry of the second air mass flow, in particular the fresh air mass flow, in the compressor of the turbocharger in the second air mass flow, a fluid is injected, wherein the injected fluid evaporates in the compressor and thus cooling the Compressor causes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid beim Injizieren desselben in den zweiten Luftmassenstrom zerstäubt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the fluid in injecting the same in the second air mass flow atomized becomes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid vor dem Injizieren desselben in den zweiten Luftmassenstrom verdichtet und erhitzt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the fluid prior to injecting it into the second air mass flow is compressed and heated. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid vor dem Injizieren desselben in den zweiten Luftmassenstrom derart erhitzt wird, dass das Fluid beim Injizieren eine Temperatur aufweist, die 20K bis 100K oberhalb der Siedetemperatur des Fluids liegt.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the fluid before injecting the same is heated in the second air mass flow such that the fluid during Inject a temperature that is 20K to 100K above the Boiling temperature of the fluid is. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das injizierte Fluid im Verdichter vollständig verdunstet.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the injected fluid in the compressor Completely evaporates. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wasser in den zweiten Luftmassenstrom injiziert wird.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that as the fluid water in the second Air mass flow is injected. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid derart in den zweiten Luftmassenstrom injiziert wird, dass der Anteil des Fluids am Gesamtmassenstrom aus zweitem Luftmassenstrom und Fluid zwischen 0,1% und 5% liegt.Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the fluid in the second Air mass flow is injected, that the proportion of the fluid in the total mass flow from second air mass flow and fluid between 0.1% and 5%. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Fluids am Gesamtmassenstrom aus zweitem Luftmassenstrom und Fluid zwischen 0,5% und 2%, insbesondere bei in etwa 1 %, liegt.Method according to claim 7, characterized in that the proportion of the fluid in the total mass flow from the second air mass flow and fluid between 0.5% and 2%, in particular about 1%. Turbolader, insbesondere Abgasturbolader, mit einer Turbine, um in einem ersten Luftmassenstrom, insbesondere in einem Abgasstrom, enthaltene Energie in mechanische Energie zum Antrieb eines Verdichters der Turboladers zu wandeln, wobei dem Verdichter der Turboladers ein zweiter Luftmassenstrom, insbesondere einen Frischluftmassenstrom, zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdichter eine Einrichtung zum Injizieren eines Fluids in den zweiten Luftmassenstrom, insbesondere in den Frischluftmassenstrom, vorgeschaltet ist.Turbocharger, in particular exhaust gas turbocharger, having a Turbine to in a first air mass flow, in particular in a Exhaust gas flow, contained energy into mechanical energy to drive to convert a compressor of the turbocharger, the compressor the turbocharger a second air mass flow, in particular a Fresh air mass flow, can be fed is, characterized in that the compressor means for injecting a fluid into the second air mass flow, in particular in the fresh air mass flow, upstream. Turbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung zum Injizieren des Fluids in den zweiten Luftmassenstrom einerseits ein Wärmetauscher und andererseits ein Verdichter vorgeschaltet ist.Turbocharger according to claim 9, characterized in that in that the device for injecting the fluid into the second air mass flow on the one hand, a heat exchanger and on the other hand, a compressor is connected upstream.
DE102004028224A 2004-06-09 2004-06-09 Method for operating a turbocharger and turbocharger Withdrawn DE102004028224A1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004028224A DE102004028224A1 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for operating a turbocharger and turbocharger
CH00900/05A CH697997B1 (en) 2004-06-09 2005-05-26 A method of operating a turbocharger and the turbocharger.
FR0551511A FR2871518A1 (en) 2004-06-09 2005-06-07 METHOD FOR MANAGING A TURBOCHARGER AND TURBOCHARGER FOR CARRYING OUT SAID METHOD
JP2005166604A JP2005351273A (en) 2004-06-09 2005-06-07 Supercharger and its driving method
GB0511673A GB2415469B (en) 2004-06-09 2005-06-08 Turbocharger and method of operation
CNB2005100765625A CN100538044C (en) 2004-06-09 2005-06-09 The method of work of turbosupercharger and turbosupercharger
KR1020050049140A KR20060048290A (en) 2004-06-09 2005-06-09 Method for operating turbo charger and turbo charger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004028224A DE102004028224A1 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for operating a turbocharger and turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004028224A1 true DE102004028224A1 (en) 2006-01-05

Family

ID=34833288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004028224A Withdrawn DE102004028224A1 (en) 2004-06-09 2004-06-09 Method for operating a turbocharger and turbocharger

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JP2005351273A (en)
KR (1) KR20060048290A (en)
CN (1) CN100538044C (en)
CH (1) CH697997B1 (en)
DE (1) DE102004028224A1 (en)
FR (1) FR2871518A1 (en)
GB (1) GB2415469B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007001487A1 (en) 2007-01-10 2008-07-17 Deutz Power Systems Gmbh Single or multistage supercharged internal combustion engine e.g. externally ignited internal combustion engine, operating method, involves using water obtained during single or multistage compression of charged air to cool compressor wheel

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2067999A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-10 Napier Turbochargers Limited Liquid cooled turbocharger impeller and method for cooling an impeller
CN102011646B (en) * 2010-10-08 2012-10-31 北京理工大学 Method for realizing accurate equipower torque characteristics
CN103671274B (en) * 2013-12-20 2015-11-11 首钢水城钢铁（集团）有限责任公司 The method of oil consumption falls in the cooling of large-scale compressor purging system nitrogen envelope
CN105221244A (en) * 2015-10-23 2016-01-06 哈尔滨工程大学 A kind of sequential supercharged diesel engine device peculiar to vessel and controlling method thereof
CN113606724B (en) * 2021-08-09 2022-08-16 兰州大学 Anti-infection nursing device and using method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4440116A (en) * 1982-07-12 1984-04-03 Schmelzer Corporation Coolant injector
JP2877098B2 (en) * 1995-12-28 1999-03-31 株式会社日立製作所 Gas turbines, combined cycle plants and compressors
AU721864B2 (en) * 1996-09-09 2000-07-13 Lars Collin Consult A.B. Drive arrangement and method of reducing the amount of NOx in the exhaust gases from an internal combustion engine
NL1011383C2 (en) * 1998-06-24 1999-12-27 Kema Nv Apparatus for compressing a gaseous medium and systems comprising such an apparatus.
SE0001313D0 (en) * 2000-04-10 2000-04-10 Jerzy Chomiak Turbocharger utilizing waste heat of an internal combustion engine
GB2382846B (en) * 2001-12-04 2005-11-16 Alstom Turbocharger
GB0211350D0 (en) * 2002-05-16 2002-06-26 Rolls Royce Plc A gas turbine engine
DE10357711A1 (en) * 2003-12-09 2005-07-14 Abb Turbo Systems Ag cooling method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007001487A1 (en) 2007-01-10 2008-07-17 Deutz Power Systems Gmbh Single or multistage supercharged internal combustion engine e.g. externally ignited internal combustion engine, operating method, involves using water obtained during single or multistage compression of charged air to cool compressor wheel
DE102007001487B4 (en) * 2007-01-10 2015-07-16 Caterpillar Energy Solutions Gmbh Method and device for compressor wheel cooling of a compressor

Also Published As

Publication number Publication date
FR2871518A1 (en) 2005-12-16
CN1707077A (en) 2005-12-14
GB0511673D0 (en) 2005-07-13
GB2415469A (en) 2005-12-28
CN100538044C (en) 2009-09-09
GB2415469B (en) 2009-01-28
CH697997B1 (en) 2009-04-15
JP2005351273A (en) 2005-12-22
KR20060048290A (en) 2006-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005002518B3 (en) Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine and exhaust gas recirculation method
DE10232515A1 (en) Exhaust gas recirculation of an internal combustion engine
EP2480780B1 (en) Internal combustion engine
DE60128967T2 (en) GAS TURBINE DEVICE
WO2019020647A1 (en) Internal combustion engine, particularly for a motor vehicle, and method for operating such an internal combustion engine
DE102016205666A1 (en) Internal combustion engine with integrated water extraction
CH697997B1 (en) A method of operating a turbocharger and the turbocharger.
DE102017006263A1 (en) Method for operating a spark-ignited internal combustion engine of a motor vehicle
DE202015100452U1 (en) Device for reducing the tendency to knock of an externally ignited supercharged internal combustion engine
DE102015203473A1 (en) Cleaning an intercooler in a system with exhaust gas recirculation
DE102014006019A1 (en) Apparatus and method for conveying a gas mixture via a return line in an engine
DE102014108542B4 (en) Turbocharged internal combustion engine system
AT6341U1 (en) METHOD FOR OPERATING A MULTI-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE102011108458B4 (en) Charge air passage for an internal combustion engine
AT506198B1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH AT LEAST ONE CONDENSATE SOURCE
AT503458B1 (en) EXHAUST SYSTEM OF A DRIVE UNIT FOR A MOTOR VEHICLE WITH EXHAUST GAS RECYCLING
EP3179067B1 (en) Turbocharger for a vehicle
DE3135791A1 (en) FUEL INJECTION PUMP
DE3439444A1 (en) Method and device for the operation of an exhaust turbocharger
DE102007001487B4 (en) Method and device for compressor wheel cooling of a compressor
DE102015200706A1 (en) A method for reducing the tendency to knock of a spark-ignited supercharged internal combustion engine and apparatus for carrying out the method
DE10210202C1 (en) reciprocating internal combustion engine
DE102018123871A1 (en) Multi-stage supercharged internal combustion engine with liquid injection into the fresh gas line between two compressors
DE102017217001A1 (en) Exhaust system for an internal combustion engine
DE102018205920B4 (en) Engine assembly with a high pressure exhaust gas recirculation, motor vehicle and method for cooling a recirculated high pressure exhaust gas

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MAN DIESEL SE, 86153 AUGSBURG, DE

8130 Withdrawal