DE1180192B - Lagerschutzeinrichtung bei Abgasturboladern fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 02 b

Deutsche KL: 46 a9 - 24

Nummer: 1 180 192

Aktenzeichen: E 18461 I a / 46 a9

Anmeldetag: 4. November 1959

Auslegetag: 22. Oktober 1964

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz der Lager bei mit Gleitlagern ausgestatteten Abgasturboladern für Brennkraftmaschinen, deren Schmierölkreislauf an den der aufzuladenden Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Bei Abgasturboladern, deren Lagerstellen gewöhnlich infolge des Temperaturflusses von der Turbine her ohnedies starken Beanspruchungen ausgesetzt sind, besteht das Problem einer ausreichenden Schmierung der Gleitlager bei Inbetriebnahme und Außerbetriebsetzung. Bekanntlich herrschen bei diesen Betriebszuständen im Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine noch verhältnismäßig geringe oder keine Drücke, die bei Verwendung einer hydrodynamischen Schmierung von Gleitlagern, z. B. nicht zur Bildung der erforderlichen Tragkraft des Schmierölspaltes genügen.

Bekanntlich legt man die Turbinen bei Abgasturboladern gewöhnlich so aus, daß bereits bei mittleren Drehzahlen der Brennkraftmaschine höchstzulässige Drehzahlen bzw. Ladedrücke erreicht werden. Es besteht hierbei die Gefahr, daß der Abgasturbolader im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine auf Drehzahlen kommt, bei denen hydrodynamische Schmierung der Lager nicht mehr gewährleistet ist. Bekanntlich steigt mit der Drehzahlerhöhung die Reibung im Gebiet der flüssigen Reibung wieder an, was — wie die Mischreibung — Reibungsverluste verursacht die in Wärme umgewandelt werden. Infolge der dabei ansteigenden Temperatur verliert das Öl seine Zähigkeit und seine Tragfähigkeit nimmt ab.

Es ist zwar schon bekannt, die Lagerstellen von Abgasturboladern während des Anlassens der Brennkraftmaschine durch eine besondere Einrichtung vorzuschmieren, so daß die Lager beim Anlaufen der Turbine mit Öl versehen sind.

Ferner ist schon vorgeschlagen worden, auf die Welle des Abgasturboladers Ölpumpen aufzusetzen, die beim Anlaufen der Turbine das öl zu den Lagern fördern. Wenn auch hierbei der Zuleitungsweg des Öles verkleinert ist, so können doch bei höherer Viskosität desselben, z. B. bei Temperaturen unter 0⁰C noch längere Verzögerungen eintreten.

Die Erfindung bezweckt einen Schutz der Lager bei allen Betriebszuständen. Diesen Zweck erfüllt gemäß der Erfindung ein vom Schmieröldruck beaufschlagtes Steuerorgan, das seinerseits auf wenigstens ein die Drehzahl des Abgasturboladers beeinflussendes Steuerglied einwirkt.

Das Steuerorgan kann ein einfacher Druckschalter, ζ. B. ein Zylinder mit darin gleitendem Kolben mit Lagerschutzeinrichtung bei Abgasturboladern
für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Gerätebau Eberspächer o. H. G.,

Eßlingen/Neckar, Eberspächerstr. 24

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Gustav Zellbeck,
Eßlingen/Neckar-Hegensberg,
Fritz Reuter, Eßlingen/Neckar

Stange sein, dessen Stellung einerseits vom Druck einer Feder und andererseits von dem dieser entgegenwirkenden Öldruck bestimmt ist.

Ein im Sinne der Erfindung die Drehzahl beeinflussendes Steuerglied kann eine unter Federbelastung u. dgl. stehende Bremse sein, welche die Welle festhält. Die den Bremsdruck erzeugende Vorrichtung ist gemäß der Erfindung dabei so in den Ölkreislauf eingeschaltet, daß der Bremsdruck bei einem bestimmten vorgegebenen Öldruck unwirksam ist.

Man kann auch die Drehzahl durch eine an sich bekannte Turbinenleitapparat-Stelleinrichtung steuern oder vor dem Abgasturbolader in sonst an sich bekannter Weise ein Abblaseventil in der Abgasleitung anordnen, das bei mangelndem Öldruck geöffnet ist.

Eine sehr vorteilhafte Anordnung besteht in der Kombination des Steuerorgans mit einem an sich bekannten, auf den Ladedruck des Verdichters ansprechenden Steuerorgan in der Weise, daß der Ladedruck dem Öldruck entgegenwirkt. Hierdurch wird der Anschlag des auf den Öldruck ansprechenden Steuerorgans im Sinne einer Drehzahlbegrenzung verändert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Abgasturboladers mit Abgasbeipaßleitung;

F i g. 2 ist ein Schema eines Abgasturboladers mit B remseinrichtung.

In F i g. 1 ist die Turbine mit 1, der Verdichter mit 2, der diese verbindende Lagerbock mit 3 und die an diesem gelagerte Welle mit 4 bezeichnet. Die zur Turbine führende Abgasleitung 5 ist bei 5 α aufgeteilt in die direkt zur Turbine geleitete Abgasleitung 5 b und die Umleitung 5 c. Hinter der Ab-

409 708/206

Zweigstelle sind in beide Leitungen Ventile 6 und 6 α geschaltet, die von der Kolbenstange 7 betätigt werden, die mit den im Zylinder 8 gleitenden Kolben 7 α und 7 b verbunden ist. Der Zylinder besitzt am anderen Ende einen verengten Fortsatz 8', in dem der Schieber 7 c gleitend angeordnet ist, der eine Eindrehung 7 c' aufweist. Von der zum Lagerbock 3 geführten, in den nicht dargestellten Ölkreislauf der !Brennkraftmaschine einbezogenen Ölzuführungsleitung 3 α ist die auf der einen Seite des Kolbens 7 b dem Zylinder 8 zugeführte Leitung 3 b abgezweigt. Der Kolben 7 b ist im Ruhezustand — wenn kein Öldruck in der Leitung 3 b und damit im Zylinderabschnitt 8 α vorhanden ist — unter dem Druck der Spiralfeder 9 gegen einen nicht dargestellten Sitz an der Zylinderwand angedrückt. In dieser Stellung ist das Ventil 6 α der Umleitung 5 c geöffnet und das Ventil 6 in der Abgasleitung 5 b unter dem Druck der Feder 9 geschlossen. Wenn die Brennkraftmaschine anläuft und der Ölumlauf einsetzt, fließt Öl durch die Leitung 3 α und 3 b dem hinteren Zylinderabschnitt 8 α zu, wobei der Kolben 7 b aus seiner Ruhelage bewegt wird und über die Kolbenstange 7 das Ventil 6 der Abgasleitung öffnet und das der Beipaßleitung 6 α schließt, durch die vorher die Abgase strömten. So wird der Abgasturbolader erst bei Vorhandensein eines für die hydrodynamische Schmierung der Gleitlagerstellen des Lagerbockes 3 ausreichenden Öldruckes mit Abgas beaufschlagt und in Betrieb gesetzt. Der Öldruck, bei dem diese Umschaltung erfolgen soll, kann durch Verstellung der Feder 9 reguliert werden. Gleichzeitig gibt die Eindrehung 7 c' des Schiebers 7 c die vom Verdichter 2 abgezweigte Ladeluftleitung 2 a frei, die in den vom Kolben 7 α begrenzten Zylinderabschnitt 8 b mündet. Der Druckzylinder 8 ist so eingestellt, daß ab einem bestimmten Ladedruck der Kolben 7 α die Kolbenstange 7 wieder um einen bestimmten Betrag zurücknimmt, wobei dann das Ventil 6 α der Umleitung 5 c um den entsprechenden Betrag geöffnet wird. Durch diese Maßnahme werden Überdrehzahlen der Turbine 1 bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine vermieden.

In F i g. 2 ist die den Anlauf des Abgasturboladers gegenüber der Brennkraftmaschine verzögernde Einrichtung (Steuerglied) eine Bremsvorrichtung. Diese besteht aus einem beispielsweise mit Asbest belegten Bremsband 10, dem Öldruckzylinder 8 c und dem in diesem gleitenden Kolben 7 d, der durch die Kolbenstange 7 e auf das Bremsband einwirkt. Auf den Kolben 7 d als Steuerorgan wirkt einerseits die Federkraft der Feder 9 α und andererseits der in der Leitung 3 α herrschende Öldruck. Auch hier ist der Druck der Feder 9 α einstellbar, so daß die Bremsvorrichtung erst bei einem bestimmten Öldruck gelöst und damit die Welle 4 des Abgasturboladers freigegeben wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz der Lager bei mit Gleitlagern ausgestatteten Abgasturboladern für Brennkraftmaschinen, deren Schmierölkreislauf an den der aufzuladenden Brennkraftmaschine angeschlossen ist, gekennzeichnet durch ein vom Schmieröldruck beaufschlagtes Steuerorgan, das seinerseits auf wenigstens ein die Drehzahl des Abgasturboladers beeinflussendes Steuerglied einwirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Abgasturboladers von einer unter Federbelastung u. dgl. stehenden Bremse festgehalten ist, wobei die den Bremsdruck erzeugende Vorrichtung so in den Ölkreislauf eingeschaltet ist, daß der Bremsdruck bei einem bestimmten vorgegebenen Öldruck unwirksam ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Turbinenleitapparat-Verstelleinrichtung als Drehzahlsteuerglied vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgasabblaseventil als Drehzahlsteuerglied vor dem Abgasturbolader angeordnet und bei mangelndem Öldruck geöffnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Öldruck abhängige Steuerorgan mit einem an sich bekannten, auf den Ladedruck des Verdichters ansprechenden Steuerorgan so kombiniert ist, daß der Ladedruck dem Öldruck entgegenwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 942234;
britische Patentschrift Nr. 542 830.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 708/206 10. 64 © Bundesdruckerei Berlin