DE1184558B - Vorrichtung fuer die Regelung einer durch einen Abgasturbolader aufzuladenden Gasmaschine - Google Patents

Description

• Vorrichtung für die Regelung einer durch einen Abgasturbolader aufzuladenden Gasmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Regelung einer durch einen Abgasturbolader aufzuladenden Gasmaschine, bei der die Verbrennungsluftmenge in Abhängigkeit von der Öffnung des Gasregelorgans dadurch geregelt wird, daß eine veränderliche Abgasteilmenge aus dem die Abgasturbine beaufschlagenden Abgasstrom der Gasmaschine abgezweigt wird und die Abgasturbine umgeht, wobei ein die Abgasteilmenge regelndes Organ in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und mit einer Zunahme der Öffnung des Gasregelorgans eine Abnahme der Öffnung des die Abgasteilmenge regelnden Organs verbunden ist.
• Bei der Verwendung von Gasen mit verhältnismäßig engen Zündgrenzen, beispielsweise Erdgas oder Methan, ist es notwendig, die Verbrennungsluftmenge mit fallender Gasmenge bzw. Last gleichzeitig zu vermindern, damit das in die Maschine gelangende Gas-Luft-Gemisch zündfähig bleibt bzw. schnell und vollständig verbrennt, so daß kein unverbranntes Gas in den Auspuff entweicht. Auf diese Weise läßt sich auch bei kleinen Lasten ein niedriger Kraftstoffverbrauch erzielen. Bisher geschah die Verminderung der Luftmenge durch Drosseln der Luftzufuhr, doch hat dieses Verfahren erhebliche Nachteile, da der Arbeitspunkt des Aufladegebiäses im unteren Lastbereich leicht in den instabilen Bereich der Gebläsekennlinie gerät.
• Es ist weiterhin bekannt, die Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von abgasturboaufgeladenen Vergasermotoren durch Abblasen einer Abgasteilmenge ins Freie vorzunehmen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß etwaige unverbrannte Kraftstoffreste unverwertet bleiben und daß die den Verbrennungsablauf begünstigende Wirkung der Abgase nicht ausgenutzt wird.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art demgegenüber in ihrer Arbeitsweise zu verbessern. Dabei soll ein mindestens annähernd konstantes Sauerstoff-Gas-Verhältnis annähernd im gesamten Lastbereich der Gasmaschine eingehalten werden.
• Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die abgezweigte Abgasteilmenge an der engsten Stelle einer Venturidüse zugeführt wird und daß die Venturidüse in der Ladeleitung stromabwärts des Aufladegebläses angeordnet ist.
• Dadurch entsteht an der Einmündungsstelle eine örtliche Druckabsenkung, die für die Zuführung des Abgases benötigt wird, weil der mittlere Ladedruck bei der Abgasturboaufladung höher ist als der mittlere Abgasgegendruck, so daß ohne diese Druck- absenkung kein Abgas in die Ladeleitung gelangen würde. Bei entsprechender Ausbildung des Diffusorteiles der Venturidüse läßt sich die im engsten Teil der Düse in Geschwindigkeitsenergie umgesetzte Druckenergie zum größten Teil wieder zurückgewinnen. Der entstehende Verlust kann im allgemeinen in Kauf genommen werden, ja abgasturboaufgeladene Maschinen meist mit hohem Luftüberschuß arbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt den Vor- teil, daß der Verbrennungsablauf im Teillasigebiet durch die erhöhte Temperatur der Ladeluft und die im Abgas enthaltenen, offenbar zündbeschleunigenden Bestandteile günstig, d. h. im Sinne eines niedrigen Brennstoffverbrauchs (Wärmeverbrauchs) beeinflußt wird. Eia weiterer Vorteil dieser Vorrichtung liegt in der Ausnutzung etwaiger unverbrannter, im Abgas befindlicher Anteile-an brennbarem Gas.
• Es ist bei unaufgeladenen Gasmaschinen bekannt, Abgas in die Einlaßleitung zurückzuführen. Für eine Abgasrückführung bei aufgeladenen Gasmaschinen gab es bisher aber noch keine Lösung. Schließlich ist es noch bekannt, Abgas an der engsten Stelle von Vergasertrichtern einzuleiten. Die Regelung der Ab- gasrückführung erfolgt dabei nach einem völlig ab- weichenden Prinzip, so daß die bekannte Maßnahme im vorliegenden Fall nicht als Vorbild dienen kann.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf die Anwendung an reinen Gasmaschinen beschränkt. Sie kann mit Vorteil auch an Diesel-Gasmaschinen verwendet werden, wobei die Vorrichtung nur in dem Betriebsbereich der Diesel-Gasmaschine wirksam ist, in dem Gas mindestens teilweise als Kraftstoff Verwendung findet. Für diese Anwendungsmöglichkeit wird kein selbständiger Schutz beansprucht. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung am Beispiel einer Diesel-Gasmaschine schematisch dargestellt.
• Die Diesel-Gasmaschine 1, deren Abgase durch das Abgassammelrohr 2 der Abgasturbine 3 zugeleitet werden, wird durch das mit der Turbine 3 gekuppelte Aufladegebläse 4 mit Verbrennungsluft versorgt, die durch die Ladeleitung 5 den einzelnen Zylindern zugeführt wird. Die Diesel-Gasmaschine 1 wird durch den Drehzahlregler 6 geregelt, an dessen Stellglied 7 der zweiarmige Hebel 8 im Punkt 9 angelenkt ist. Am Mittelpunkt 10 des Hebels 8 ist das nicht dargestellte Regelgestänge der ebenfalls nicht gezeigten Dieselöleinspritzpumpe derart angelenkt, daß es lediglich dann auf eine die Zündölmenge übersteigende Einspritzmenge eingestellt wird, wenn sich der Punkt 10 zwischen der dargestellten und der mit 11 bezeichneten Lage befindet. An dem Punkt 10 ist weiterhin das nicht dargestellte Gasgestänge derart angelenkt, daß es das ebenfalls nicht gezeigte Gasregelorgan betätigt, wenn sich der Punkt 10 zwischen den mit 11 und 12 bezeichneten Lagen befindet. An dem Punkt 13 des Hebels 8 ist der vom Gasdruck beherrschte Umschalter 14 angelenkt, der den Punkt 13 bei fehlendem Gasdruck in die Stellung »Diesel« und bei normalem Gasdruck in die Stellung »Gas« verschiebt. Bei nicht ganz ausreichendem Gasdruck steht der Punkt 13 zwischen den beiden genannten Stellun&en. Der Punkt 9 kann die Stellung » + « - »Volles Drehmoment« und » - « = »Leerlaufdrehmoment« sowie zwischen diesen Lagen befindliche Stellungen einnehmen. Endlich ist an dem Punkt 10 noch das Gestänge 15 angelenkt, welches des Abgasregelorgan 16 verstellt, wobei die Kulisse 17 dafür sorgt, daß dies nur dann geschieht, wenn sich der Punkt 10 zwischen den Stellungen 11 und 12 befindet. Die Zugfeder 18 und der Anschlag 19 sorgen dafür, daß sich das Abgasregelorgan 16 in der gezeigten, ganz oder nahezu geschlossenen Stellung befindet, wenn die Maschine im Dieselbetrieb arbeitet. Die Abgaszweigleitung 20 ist zu der engsten Stelle 21 der in die Ladeleitung 5 eingebauten Venturidüse 22 geführt. Das gesamte Regelgestänge ist so ausgebildet, daß das Gasregelorgan voll geöffnet ist, wenn der Punkt 10 in Stellung 11 steht, wobei das Abgasregelorgan 16 ganz oder nahezu geschlossen ist. In der Stellung 12 des Punktes 10 ist das Gasregelorgan nur so weit geöffnet, daß es die für den Leerlauf benötigte Menge Gas zur Maschine strömen läßt, wobei das Abgasregelorgan 16 so weit geöffnet ist; daß die Abgasturbine 3 nuf einen Teil der vollen Abgasmenge erhält, während der andere Teil der Abgase durch die Leitung 20 wieder in die Ladeleitung 5 geleitet wird. In der Stellung 12 des Punktes 10 und in den Zwischenstellungen des Regelgestänges sind die Öffnungsquerschnitte von Gasregelorgan und Abgasregelklappe 16 einander umgekehrt proportional. Die gegenseitige Abhängigkeit des Verlaufs der Änderung der Öffnungen beider Regelorgane kann linear oder nichtlinear sein.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung für die Regelung einer durch einen Abgasturbolader aufzuladenden Gasmaschine, bei der die Verbrennungsluftmenge in Abhängigkeit von der Öffnung des Gasregelorgans dadurch geregelt wird, daß eine veränderliche Abgasteilmenge aus dem die Abgasturbine beaufschlagenden Abgasstrom der Gasmaschine abgezweigt wird und die. Abgasturbine umgeht, wobei ein die Abgasteilmenge regelndes Organ in der Umgehungsleitung vorgesehen ist und mit einer Zunahme der Öffnung des Gasregelorgans eine Abnahme der Öffnung des die Abgasteil. menge regelnden Organs verbunden ist, d adurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die abgezweigte Abgasteilmenge an der engsten Stelle (21), einer Venturidüse (22),: zugeführt wird und daß die Venturidüse (22) in der Ladeleitung (5) stromabwärts des Aufladegebläses (4) angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung derselben an einer Diesel-Gasmaschine, wobei die Vorrichtung nur in dem Betriebsbereich der Diesel-Gasmaschine wirksam ist, in dem Gas mindestens teilweise als Kraftstoff Verwendung findet. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 114 562; französische Patentschrift Nr. 777 316; französische Zusatzpatentschrift Nr. 72 345 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 1174 571); USA.-Patentschriften Nr. 2 559 623, 2 682 866; M. L e i k e r, »Die Gasmaschine«, Wien 1953, S. 45 und 46.