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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter im Ansaugtrakt einer
Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In
der Druckschrift
DE
199 55 508 C1 wird ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
beschrieben, welcher eine Abgasturbine im Abgasstrang sowie einen
Verdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine umfasst. Die Abgasturbine
wird von den unter Druck stehenden Abgasen des Motors angetrieben,
wobei die Drehung des Turbinenrades über eine Welle auf das Verdichterrad übertragen wird,
das aus der Umgebung angesaugte Verbrennungsluft auf erhöhten Ladedruck
verdichtet, unter dem die Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine
zugeführt
wird. Um das transiente Verhalten des Abgasturboladers zu verbessern,
weist der Verdichter parallel zum Verdichtereinströmkanal einen
Zusatzkanal auf, welcher in Höhe
des Verdichterrades in den Verdichtereinströmkanal einmündet, wobei im Mündungsquerschnitt
ein verstellbares Leitgitter angeordnet ist. Insbesondere bei niedrigen Lasten
und Drehzahlen kann der Strömungsquerschnitt
im Verdichtereinströmkanal
reduziert bzw. abgesperrt und die zuzuführende Verbrennungsluft über den
Zusatzkanal geleitet werden, welche beim Passieren des Leitgitters
einen Drall erfährt,
unter dem die Verbrennungsluft auf das Verdichterrad auftrifft und
diesem einen antreibenden Impuls versetzt. Diese Betriebsart des
Verdichters kann auch als Kaltluft-Turbinenbetrieb bezeichnet werden.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung das Problem
zugrunde, einen Verdichter für
eine Brennkraftmaschine in der Weise auszulegen, dass die Verdichterdrehzahl
auch bei geringen Motordrehzahlen und Motorlasten auf einem hohen
Niveau gehalten werden kann. Zweckmäßig soll mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen eine
präzise
Einstellung des den Verdichter passierenden Luftstromes möglich sein.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Der
erfindungsgemäße Verdichter
besitzt eine Leitgittervorrichtung im Strömungsweg zum Verdichterrad,
welche zwei separate, zusammenwirkende Leitgitter mit jeweils einer
Mehrzahl über
den Umfang verteilter Leitschaufeln umfasst. Mindestens eines der
Leitgitter kann in der weise verstellt werden, dass der Strömungsquerschnitt
zwischen den Leitschaufeln der beiden Leitgitter im Hinblick auf
seine Fläche
und/oder seine Querschnittsform veränderbar ist. Je nach Betriebssituation
der Brennkraftmaschine können über die
Verstellbewegung, welche auf zumindest ein Leitgitter einwirkt,
die Leitschaufeln beider Leitgitter in unterschiedliche Relativpositionen zueinander
gebracht werden, wodurch sich die Strömungsverhältnisse der die Leitgittervorrichtung
passierenden Verbrennungsluft ändern.
So kann die Leitgittervorrichtung insbesondere bei niedrigen Lasten
und Drehzahlen in eine den Strömungsquerschnitt
reduzierende Position verbracht werden, indem die beiden Einzelgitter
in den Strömungsquerschnitt
eingeschoben bzw. in eine Position verbracht werden, in welcher die
Leitschaufeln beider Gitter unmittelbar benachbart zueinander liegen
bzw. über den
Umfang gesehen ineinander greifen. Die Verbrennungsluft kann durch
die verbleibenden Strömungskanäle zwischen
benachbarten Leitschaufeln hindurchströmen und hierbei einen Drall
erfahren, welcher beim Auftreffen auf die Verdichterradschaufeln
einen antreibenden Impuls auf das Verdichterrad bewirkt, so dass
das Verdichterrad auch bei sehr niedrigen Lasten und Drehzahlen
der Brennkraftmaschine auf einem erhöhten Drehzahlniveau gehalten werden
kann.
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Der
Verdichter bildet bevorzugt einen Bestandteil eines Abgasturboladers
und ist über
eine Welle mit dem Turbinenrad einer Abgasturbine gekoppelt. Bei
niedrigen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine reicht die
Exergie des Abgases nicht aus, um die Laderdrehzahl auf hohem Niveau zu
halten. In diesen Betriebssituationen kann der Verdichter im vorbeschriebenen
Kaltluft-Turbinenbetrieb gefahren werden, bei dem ein Druckgefälle zwischen Verdichtereingangs-
und Verdichterausgangsseite für
den Antrieb des Laders ausgenutzt werden kann und darüber hinaus über die
Querschnittseinstellung mittels der beiden Leitgitter die auf das
Verdichterrad auftreffende Verbrennungsluft mit einem antreibenden
Drall beaufschlagt wird.
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In
bevorzugter Ausführung
sind die beiden Leitgitter im Mündungsbereich
zwischen einem Zusatzkanal und dem Verdichtereinlasskanal angeordnet.
Ein derartiger Zusatzkanal kann insbesondere etwa parallel verlaufend
zum Verdichtereinlasskanal vorgesehen sein und axial etwa in Höhe des Verdichterrades
in den Verdichtereinlasskanal einmünden. Die über den Zusatzkanal zuzuführende Verbrennungsluft
wird beim Durchströmen
der Leitgitter im Mündungsbereich
mit einem Drall beaufschlagt und trifft anschließend unmittelbar auf die Verdichterradschaufeln. Über den
Zusatzkanal wird die Verbrennungsluft insbesondere in den Motorbetriebsbereichen
mit niedriger Last und Drehzahl zugeführt; in diesem Betriebsbereich
kann der Verdichtereinströmkanal
mithilfe eines Sperrorgans abgesperrt werden.
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Vorteilhaft
erfolgt die Verstellbewegung der Leitgittervorrichtung über eine
axiale Verschiebebewegung zumindest eines der beiden Leitgitter.
Dies kann beispielsweise in der Weise realisiert werden, dass die
Leitschaufeln der Leitgitter an gegenüberliegenden Wandabschnitten
des Strömungsquerschnittes
gehalten sind, wobei wenigstens einer der beiden Wandabschnitte
axial verschieblich ausgeführt
ist. Über
eine Verschiebebewegung des betreffenden Wandabschnittes kann die
Querschnittsfläche
des Strömungsquerschnittes
eingestellt und die daran angeordneten Leitschaufeln verstellt werden.
Bei einem Annähern
der beiden Leitgitter wird der Strömungsquerschnitt reduziert
und wird die verbleibende Strömungsfläche von
den Leitschaufeln der beiden sich annähernden Leitgitter gebildet.
Insbesondere bei unterschiedlicher Schaufelhöhe bzw. -breite kann der Effekt
erzielt werden, dass bei einer gegenseitigen Annäherung der beiden Leitgitter
zunächst nur
die axial breiteren Leitschaufeln zum Tragen kommen, welche sich über eine
größere Querschnittsbreite
der Mündungsöffnung erstrecken,
wohingegen die axial schmaleren Leitschaufeln sich nur über einen
Teilbereich des Mündungsquerschnittes erstrecken
und die Strömung
der Verbrennungsluft nicht oder nur unwesentlich beeinflussen. Bei
weiterer Annäherung
der beiden Leitgitter liegen zusätzlich
zu den breiteren Leitschaufeln auch die schmaleren Leitschaufeln
im nunmehr reduzierten Mündungsquerschnitt,
so dass dieser von den Leitschaufeln beider Leitgitter beeinflusst
wird.
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Damit
ein hindernisfreies Annähern
der beiden Leitgitter ermöglicht
wird, sind vorteilhaft an den gegenüberliegenden Wandbereichen
des Mündungsquerschnittes
Aufnahmetaschen für
die Leitschaufeln jeweils eines Leitgitters vorgesehen.
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Die
Leitschaufeln der beiden Leitgitter wirken in einer Position mit
reduziertem Strömungsquerschnitt
zusammen. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass über den
Umfang der Leitgitter gesehen die Leitschaufeln eines Leitgitters
zwischen benachbarten Leitschaufeln des anderen Leitgitters liegen,
so dass in Umfangsrichtung abwechselnd Leitschaufeln unterschiedlicher
Leitgitter angeordnet sind. Da die Leitschaufeln unterschiedliche
Größe und Form
aufweisen können,
werden über
das Zusammenschieben der beiden Leitgitter unterschiedliche Strömungsverhältnisse
eingestellt.
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Zusätzlich oder
alternativ zu einer Positionierung der Leitschaufeln eines Leitgitters
im zwischenliegenden Abstand zwischen benachbarten Leitschaufeln
des anderen Leitgitters kann es auch zweckmäßig sein, dass die Leitschaufeln
eines Leitgitters auf der Stirnseite der Leitschaufeln des anderen
Leitgitters positioniert werden. Hierdurch wird eine Verlängerung
der Leitschaufeln erreicht, wodurch ein verstärkter Drall erzielt werden
kann. Über das
Zusammenwirken der Leitschaufeln beider Leitgitter kann ein Laval-Düsenkanal
im freien Zwischenraum zwischen benachbarten Leitschaufeln eingestellt
werden, welcher hohe Strömungsgeschwindigkeiten
bzw. eine Überschallströmung der
durchströmenden
Verbrennungsluft ermöglicht.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei der Verdichter des
Abgas turboladers über
einen Zusatzkanal verfügt,
welcher in Höhe
des Verdichterrades in den Verdichtereinlasskanal einmündet und
in welchem zwei separate Leitgitter angeordnet sind,
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2 einen Schnitt durch den
Verdichter mit Verdichterrad im Verdichtereinlasskanal und parallel zum
Verdichtereinlasskanal verlaufendem Zusatzkanal, wobei im Mündungsbereich
zwischen Zusatzkanal und Verdichtereinlasskanal die beiden Leitgitter angeordnet
sind,
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3 einen Schnitt durch zwei
zusammenwirkende Leitgitter, welche unterschiedlich gestaltete Leitschaufeln
aufweisen,
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4 eine 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit
einem der beiden Leitgitter in modifizierter Ausführung,
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5 eine Ausschnittvergrößerung von
zwei zusammenwirkenden Leitschaufeln aus 4,
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6 ein Schaubild mit einem
Motorenkennfeld, in welchem verschiedene Lastlinien in Abhängigkeit
der Motordrehzahl dargestellt sind.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der
in 1 dargestellten Brennkraftmaschine 1 – ein Ottomotor
oder ein Dieselmotor – ist ein
Abgasturbolader 2 mit einer Abgasturbine 3 im Abgasstrang 4 und
einem Verdichter 5 im Ansaugtrakt 6 zugeordnet.
Ein Turbinenrad der Abgasturbine 3 wird von den unter Abgasgegendruck
stehenden Abgasen der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei die
Turbinenradrotation über
eine Welle 7 auf ein Verdichterrad im Verdichter übertragen
wird, woraufhin Verbrennungsluft aus der Umgebung angesaugt und
auf einen erhöhten
Ladedruck verdichtet wird. Die Abgasturbine 3 ist mit einer
variablen Turbinengeometrie zur veränderlichen Einstellung des
wirksamen Turbineneintrittsquerschnittes versehen. Der Verdichter 5 weist
in einem Verdichtereinlasskanal 9 ein einstellbares Sperrorgan 10 auf, über das
die zuzuführende
Verbrennungsluftmenge einstellbar ist. Vom Verdichtereinlasskanal 9 zweigt
ein Zusatzkanal 11 ab, der etwa in Höhe des Verdichterrades wieder in
den Verdichtereinlasskanal einmündet,
wobei im Mündungsbereich
eine Leitgittervorrichtung 12 mit zwei einzelnen, zusammenwirkenden
Leitgittern angeordnet ist. Die über
den Zusatzkanal 11 zuzuführende Verbrennungsluftmenge
ist ebenfalls über
das Sperrorgan 10 einzustellen.
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Stromab
des Verdichters 5 ist im Ansaugtrakt 6 ein Ladeluftkühler 13 angeordnet,
in welchem die komprimierte Verbrennungsluft gekühlt wird, die im weiteren Verlauf
unter Ladedruck den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführen ist.
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Des
Weiteren ist eine Abgasrückführeinrichtung 14 vorgesehen,
welche eine Rückführleitung zwischen
dem Abgasstrang stromauf der Abgasturbine 3 und dem Ansaugtrakt
stromab des Ladeluftkühlers 13 umfasst.
In der Rückführleitung
ist ein einstellbares Rückführventil
sowie ein dem Rückführventil nachgeschalteter
Abgaskühler
angeordnet.
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Über eine
Regel- und Steuereinheit 15 können in Abhängigkeit von Zustands- und
Betriebsgrößen der
Brennkraftmaschine die diversen Aggregate eingestellt werden, die
der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, insbesondere die variable
Turbinenge ometrie 8, das Sperrorgan 10 des Verdichters 5 sowie
das Rückführventil
der Abgasrückführeinrichtung 14.
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In 2 ist der Verdichter 5 im
Schnitt dargestellt. Die aus einem vorgelagerten, im Verdichtergehäuse angeordneten
Luftsammelraum 18 über
eine Eintrittsöffnung 19,
deren Querschnitt veränderbar
ist und die in 2 im
geschlossenen Zustand gezeigt ist, in den axialen Verdichtereinlasskanal 9 gelangende
Verbrennungsluft wird von den rotierenden Verdichterradschaufeln 17 auf
einen erhöhten
Ladedruck verdichtet und radial in einen Diffusor 24 im Verdichtergehäuse abgeleitet,
von dem aus die komprimierte Verbrennungsluft in dem in 1 dargestellten Ladeluftkühler gekühlt und
anschließend
unter Ladedruck in die Zylinder der Brennkraftmaschine geleitet
wird. Die Rotationsachse des Verdichterrades 16 ist mit
der Verdichterachse 22 identisch, die auch zugleich die
Längsachse
des Verdichtereinlasskanals 9 ist. Der vorgelagerte Luftsammelraum 18 ist als
Ringraum ausgebildet und weist gegenüber der Verdichterachse 22 einen
radialen Versatz auf. Die Eintrittsöffnung 19, welche
Teil des Verdichtereinlasskanals 9 ist und über die
im offenen Zustand die Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 18 in
Pfeilrichtung 20 in den Verdichtereinlasskanal 9 strömt, ist halbaxial
ausgerichtet und schließt
mit der Verdichterachse 22 einen Winkel ein.
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Axial
in Pfeilrichtung 21 verschieblich ist in dem Verdichtereinlasskanal 9 ein
Sperrorgan 10 angeordnet, bei dessen axialer Bewegung der
Querschnitt der Eintrittsöffnung 19 zwischen
der in 2 dargestellten
Schließstellung
und einer Öffnungsstellung
zu verschieben ist, in welcher die Eintrittsöffnung 19 geöffnet ist
und ein Übertritt
von Verbrennungsluft aus dem Luftsammelraum 18 in den Verdichtereinlasskanal 9 ermöglicht wird.
Das Sperrorgan 10 wird mit Hilfe eines Stellgliedes 23 axial
verschoben.
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In Öffnungsstellung
ist die Eintrittsöffnung 19 zwischen
der Außenkontur
des Sperrorgans 10 und einem Axialschieber 25 gebildet,
der ebenfalls in Achsrichtung verschoben werden kann und einen axial
verlaufenden, radial jedoch außerhalb
des Verdichtereinlasskanals 9 verlaufenden Zusatzkanal 11 gegenüber dem
Verdichtereinlasskanal abtrennt. Der Zusatzkanal 11 kommuniziert
einenends ebenfalls mit dem Luftsammelraum 18 und mündet anderenends über einen
Mündungsbereich 26 radial
in Höhe
des Verdichterrades 16 in den Verdichtereinlasskanal 9.
Die über
den Zusatzkanal 11 zugeführte Verbrennungsluft trifft
näherungsweise
radial auf die Verdichterradschaufeln 17 auf und beaufschlagt
diese mit einem beschleunigenden Drall.
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Zur
Verbesserung der Drallwirkung ist im Mündungsbereich 16 eine
Leitgittervorrichtung angeordnet, die aus zwei separaten, jedoch
zusammenwirkenden Drall- bzw. Leitgittern 27 und 31 besteht. Jedes
Leitgitter umfasst über
den Umfang verteilte Leitschaufeln, die den Strömungsverlauf der durchströmenden Verbrennungsluft
beeinflussen. Das Leitgitter 27 ist an einer den Mündungsbereich 26 begrenzenden
Wandung des Verdichtergehäuses
fest und unbeweglich gehalten. Das zweite Leitgitter 31 ist
an der die gegenüberliegende
Wandung des Mündungsbereiches 26 bildende
Stirnseite des Axialschiebers 25 gehalten.
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Axialschieber 25 und
die beiden Leitgitter 27 und 31 bilden gemeinsam
eine Dralleinrichtung, über die
der Mündungsquerschnitt
des Mündungsbereiches 26 zwischen
der in 2 dargestellten Öffnungsposition
und einer Stauposition zu verstellen ist, in welcher der Mündungsquerschnitt
auf ein Minimum reduziert ist, gegebenenfalls auch vollständig abgesperrt
ist. Die Einstellung des Mündungsquerschnittes
erfolgt durch eine axiale Verschiebung des Axialschiebers 25 in
Pfeilrichtung 28. Die Stauposition des Mündungsbereiches 26 wird
erreicht, wenn die den Mündungsbereich
begrenzende Stirnseite des Axialschiebers 25 weitestmöglich der
gegenüberliegenden
Wandung des Mündungsbereiches
angenähert
ist, die Teil des Verdichtergehäuses
ist.
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Der
Axialschieber 25 ist am Verdichtergehäuse verschieblich gelagert
und wird von einem Federelement 29 in seine Öffnungsstellung
beaufschlagt. Zur Überführung aus
der Öffnungsstellung
in die Staustellung wird der Axialschieber 25 gegen die Federkraft
des Federelementes 29 verschoben. Hierbei werden die Leitschaufeln
des am Verdichtergehäuse
gehaltenen Leitgitters 27 in gegenüberliegende axiale, stirnseitige
Aufnahmetaschen 30 im Axialschieber 25 eingeschoben.
Umgekehrt können
die Leitschaufeln des am Axialschieber 25 gehaltenen Leitgitters 31 in
Aufnahmetaschen 32 eingeschoben werden, die in die gegenüberliegende
Wandung des Verdichtergehäuses
eingebracht sind.
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Die
Leitgitter 27 und 31 sind unterschiedlich ausgeführt und
weisen insbesondere unterschiedliche Leitschaufeln auf. Zweckmäßig ist
die in Achsrichtung des Verdichters bzw. die entlang der axialen Erstreckung
des Mündungsbereichs
gemessene Schaufelhöhe
beider Leitgitter unterschiedlich groß ausgeführt. So beträgt die Schaufelhöhe des kleineren
Leitgitters 31 zwischen 5% und 35% der Schaufelhöhe des größeren Leitgitters 27.
Dem größeren Leitgitter 27 kommt
die Funktion eines Hauptgitters zu, dem kleinere Leitgitter 31 die
Funktion eines Zusatzgitters.
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In 2 ist das Sperrorgan 10 axial
in seine Schließstellung
verstellt, in welcher die Eintrittsöffnung 19 des Verdichtereinlasskanals 9 abgesperrt ist.
Das Sperrorgan 10 ist als Sperrstempel ausgebildet, wobei
in der Sperrstellung die Außenkontur
des Sperrorgans die Außenkontur
des Axialschiebers 25 berührt, so dass die Eintrittsöffnung 19 geschlossen ist.
Der Axialschieber 25 befindet sich in der in 2 dargestellten Lage noch
in seiner Öffnungsstellung, in
welcher der Mündungsbereich 26 geöffnet ist.
In dieser Konfiguration nimmt der Verdichter 5 die Funktion
einer Kaltluftturbine ein, da der über den Zusatzkanal 11 zuzuführende Verbrennungsluftstrom
aufgrund eines Druckgefälles
zwischen Verdichtereingang und Verdichterausgang das Verdichterrad 16 antreibt
und stromab des Verdichterrades auf einen Unterdruck entspannt wird.
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In
dieser Position überspannen
die Leitschaufeln des Hauptgitters 27 den Mündungsbereich 26 zwischen
Zusatzkanal 11 und Verdichtereinlasskanal 9, wodurch
die durchströmende
Verbrennungsluft mit einem Drall beaufschlagt wird und beim Auftreffen
auf die Verdichterradschaufeln 17 dem Verdichterrad 16 ein
beschleunigender Impuls versetzt wird. Die Leitschaufeln des Zusatzgitters 31 ragen dagegen
aufgrund ihrer schmaleren Ausführung
nur geringfügig
in den Mündungsbereich 26 ein,
so dass der Strömungsquerschnitt
vom Zusatzgitter 31 weitgehend unbeeinflusst bleibt.
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Bei
einer weiteren axialen Verschiebung des Sperrorgans 10 in
Richtung des Verdichterrades 16 wird auch der Axialschieber 25 weiter
in diese Richtung verschoben, so dass die Querschnittsfläche des Mündungsbereichs 26 reduziert
und gegebenenfalls vollständig
abgeriegelt wird. Hierbei werden die Leitschaufeln des Hauptgitters 27 in
die Aufnahmetaschen 30 in der Stirnseite des Axialschiebers 25 eingeschoben.
Zugleich nähern
sich die Leitschaufeln des Zusatzgitters 31 der gegenüberliegenden
Wandung am Verdichtergehäuse
an. Sobald die Wandung erreicht wird, besitzt der Mündungsbereich 26 einen
kleinsten offenen Strömungsquerschnitt,
bei dem die Leitschaufeln beider Leitgitter 27 und 31 den Strömungsquerschnitt
im Mündungsbereich
bestimmen. Auch in dieser Position nimmt der Verdichter einen Kaltluft-Turbinenbetrieb
ein, wobei der kleinste Strömungsquerschnitt
für niedrigste
Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine bestimmt ist.
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Werden
Sperrorgan 10 und Axialschieber 25 noch weiter
in Richtung auf das Verdichterrad 16 verschoben, werden
die Leitschaufeln des Zusatzgitters 31 in ihre Aufnahmetaschen 32 im
Bereich der Wandung des Verdichtergehäuses eingeschoben, so dass
der Strömungsquerschnitt
des Mündungsbereiches 26 vollständig verschlossen
ist.
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In 3 ist eine Leitgittervorrichtung 12 mit ineinander
geschobenen Leitgittern 27 und 31 dargestellt.
Das Hauptgitter 27 weist größere, über den Umfang verteilte Leitschaufeln 33 auf,
das Zusatzgitter 31 kleinere, über den Umfang verteilte Leitschaufeln 34,
wobei in zusammengeschobener Position der Leitgittervorrichtung
die kleineren Leitschaufeln 34 in die Zwischenräume zwischen
benachbarten größeren Leitschaufeln 33 einragen.
Hierdurch wird der freie Strömungsquerschnitt
des Mündungsbereiches 26 reduziert
und auch die Form des Strömungsquerschnittes
beeinflusst. Die über
den Zusatzkanal herangeführte
Verbrennungsluft durchströmt
in Pfeilrichtung 35 die Zwischenräume zwischen benachbarten Leitschaufeln 33 und 34.
Die kleineren Leitschaufeln 34 liegen auf Abstand zu größeren Leitschaufeln 33 im
Bereich beider Schaufelenden, so dass sowohl an der Außenseite
als auch an der Innenseite der kleineren Leitschaufeln 34 freie
Strömungskanäle gegeben
sind, durch die Verbrennungsluft hindurchströmen kann. Die in 3 gezeigte Darstellung entspricht
ebenso wie diejenige nach 4 und 5 der axial ineinander geschobenen
Position der beiden Leitgitter, welche die Niederlastposition bei
niedrigsten Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine kennzeichnet.
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In
den 4 und 5 bilden die beiden Leitgitter 27 und 31 mit
ihren Leitschaufeln 33 und 34 ein Überschallgitter,
bei dem die kleineren Leitschaufeln 34 auf der vorderen
Stirnseite der größeren Leitschaufeln 33 liegen.
Es wird ein Laval-Düsenkanal zwischen
jeweils einer kleineren Leitschaufel 34 und einer benachbarten,
größeren Leitschaufel 33 gebildet,
in welchem sich eine stabile Überschallströmung ausbilden
kann. Der engste Strömungsquerschnitt liegt
im Bereich einer außenliegenden
Nase 36 der kleineren Schaufel 34, wobei die Nase 36 in
Umfangsrichtung mit Abstand zur Hinterkante 37 der größeren, benachbarten
Leitschaufel 33 angeordnet ist. Die einander zugewandten
Wandungen der Schaufeln 33 und 34 bilden einen
diffusorförmigen Laval-Düsenkanal,
wodurch die Überschallströmung unterstützt wird.
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6 zeigt ein Schaubild mit
dem Lastverlauf ML der Brennkraftmaschine
in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl nM. Eingetragen sind
ein oberer Aufladebereich 38, welcher durch einen Überdruck im
Ansaugtrakt gekennzeichnet ist, sowie ein Saugmotoren-Betriebsbereich 39,
in welchem im Ansaugtrakt unmittelbar vor den Zylindereinlässen ein
Unterdruck herrscht. Die beiden Bereiche sind durch eine den Umgebungsdruck
pA kennzeichnende Linie separiert. Innerhalb
des Saugmotoren-Betriebsbereiches 39,
in welchem der Verdichter im Kaltluft-Turbinenbetrieb gefahren wird, liegt
im Bereich kleinster Lasten und Drehzahlen der schraffierte Niederlastbereich 40,
bei dem beide Leitgitter den Strömungsquerschnitt
im Mündungsbereich
von Zusatzkanal zu Verdichtereinlasskanal bestimmen. In den übrigen Bereichen
des Saugmotoren-Betriebsbereiches 39 wird
dagegen der Strömungsquerschnitt des
Mündungsbereiches
nur bzw. hauptsächlich
von dem größeren Hauptgitter
beeinflusst.
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Der
gesamte Betriebsbereich erstreckt sich zwischen einem Leerlaufpunkt 43,
welcher die Leerlaufdrehzahl im lastfreien Zustand kennzeichnet,
und einem Nennleistungspunkt 42 auf einer Volllastlinie 41,
wobei der Nennleistungspunkt 42 die Nennleistung der Brennkraftmaschine
bei Nenndrehzahl kennzeichnet. Die Volllastlinie 41 beschränkt den Aufladebereich 38 nach
oben in Richtung höchster Lasten.