DE1253510B - Anordnung zum Regeln eines Abgasturbogeblaeses - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02b

Deutsche Kl.: 46a9-23

1 253 510
S 865771 a/46 a9
6. August 1963
2. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln eines Abgasturbogebläses für eine schnell laufende Brennkraftmaschine mit geringem Hubraum, deren Zylinder gruppenweise an wenigstens zwei getrennte Abgasleitungen derart angeschlossen sind, daß sich die Auslaßzeiten der an die gleiche Leitung angeschlossenen Zylinder im wesentlichen nicht überschneiden, wobei Zuführungskanäle für das Abgas an getrennte Sektoren des Turbineneinlaufgehäuses angeschlossen sind, von denen bestimmte in der Weise absperrbar sind, daß die Turbine bei niedrigen Drehzahlen der Maschine über einen wesentlich geringeren Anteil ihres Umfanges beaufschlagt wird als bei höheren Drehzahlen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Diesel- ig motoren mit einer Drehzahl zwischen 1200 und 2600 U/min, einer maximalen Leistung von 200 PS und einer maximalen Hubraumgröße der einzelnen Zylinder von 1,51.

Es ist bereits eine Anordnung eines Abgasturbo- ao gebläses bekannt, bei der die von den einzelnen Zylindern kommenden Abgasleitungen in eine einzige Sammelleitung münden und von der Sammelleitung über mehrere verschließbare Zuführungsleitungen zu verschiedenen Turbinensektoren führen. Diese An- as Ordnung ermöglicht eine Teilbeaufschlagung der Turbine. Da jedoch die einzelnen Zylinderauslässe durch die Sammelleitung unmittelbar miteinander in Verbindung stehen, übertragen sich die durch einen Zylinder erzeugten Druckwellen auf die anderen Zylinder. Dadurch wird nicht nur die Spülung der einzelnen Zylinder erschwert, sondern eine unglückliche Überlagerung der Druckwellen kann auch zu einer stoßartigen Beaufschlagung der Turbine führen (britische Patentschrift 284 609).

Bei einem anderen bekannten Abgasturbogebläse sind die einzelnen Abgasleitungen in zwei getrennten Sammelleitungen derart zusammengeschlossen, daß sich die Auslaßzeiten der an die gleiche Sammelleitung angeschlossenen Zylinder nicht überschneiden. In der Nähe der Turbine ist ein Umschaltorgan angeordnet, das bei Leerlauf oder kleiner Motorlast mindestens eine der Sammelleitungen verschließt und gleichzeitig eine die Sammelleitungen untereinander verbindende Öffnung freigibt, so daß das gesamte Abgas zum gleichen Turbinensektor gelangt. Bei Vollast dagegen, wenn sich das Umschaltorgan in seiner geschlossenen Lage befindet, sind die beiden Sammelleitungen voneinander getrennt, so daß die Turbine stoßartig beaufschlagt wird (spanische Patentschrift 270 743).

Mit der Erfindung soll eine Anordnung zum Regeln Anordnung zum Regeln
eines Abgasturbogebläses

Anmelder:

Societe Nationale d'Etude

et de Construction de Moteurs d'Aviation, Paris

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Leon Bordet, Clamart, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 7. August 1962 (906 349)

eines Abgasturbogebläses geschaffen werden, die in allen Drehzahlbereichen eine strömungsgerechte, kontinuierliche Beaufschlagung der Turbine erlaubt und die im Abgasleitungssystem vorhandene Druckwellen weitgehend dämpft.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Abgasleitungen getrennt in einen Sammelbehälter münden, und daß die Zuführungskanäle von dem Sammelbehälter zu den Sektoren des Einlaufgehäuses der Turbine führen und der Sammelbehälter ein oder mehrere Absperrorgane für die Zuführungskanäle enthält.

Es ist bereits ein Abgasturbogebläse vorgeschlagen worden, bei dem die Abgasleitungen getrennt in einen Sammelbehälter münden. In diesem Fall führen jedoch zwei nicht verschließbare Zuführungsleitungen zu der Turbine. Dadurch ist aber bei Leerlauf oder kleiner Last die Drehzahl der Abgasturbine so klein, daß nur ein geringer Spül- bzw. Ladedruck erzeugt wird (deutsche Patentschrift 815 419).

Die Abgasleitungen und der Sammelbehälter sind so bemessen, daß sich der Druck im Sammelbehälter ausgleichen kann, ohne daß sich in irgendeinem Zylinder ein der Spülung oder dem vollständigen Entleeren des Zylinders schädlicher Gegendruck bildet. Dennoch erfolgt die Zuströmung zu der Turbine in allen Drehzahlbereichen kontinuierlich.

Das Absperrorgan besteht vorzugsweise aus einer schwenkbaren Drosselklappe, deren Achse in der Außenwand des Sammelbehälters gelagert ist. Diese

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Anordnung bewirkt eine natürliche Kühlung der Achse und bietet die Möglichkeit, in der Wand eine Aussparung vorzusehen, die die Klappe bei geöffneter Stellung völlig aufnimmt. Somit stellt die Drosselklappe im Vollasibereich kein Hindern!» illr die S-römunj dar.

In einer bevorzugten Ausführung wird als Turbine eine Radialturbine verwendet, der das Abgas über eine aus mehreren Zuführbögen bestehenden Verteilvorrichtung tangential zugeführt wird. Eine Regeleinrichtung, die auf eine oder mehrere Betriebsgrößen des Motors anspricht, steuert die Zuführung zu den einzelnen Zuführbögen.

Die Verteilervorrichtung besteht z. B. aus zwei ineinander angeordneten Spiralen mit unterschiedlichem Umschlingungswinkel. Im unteren Drehzahlbereich wird das gesamte Abgas der kleineren Spirale zugeführt. Wenn der optimale Drehzahlbereich des Turboverdichters bei Absperrung der äußeren Spirale erreicht ist, öffnet die Regeleinrichtung das Absperrorgan, so daß die Turbine über ihrem gesamten Umfang gleichmäßig beaufschlagt wird.

An Hand einer Zeichnung wird nun ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch die Türbine eines Turbogebläses mit der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Turbine, die den Verdichter des Turbogebläses antreibt, besteht aus einem Leitkranz 1 und einem nicht gezeigten Turbinenrad. Sowohl die Turbine als auch der Verdichter sind radialer Bauart.

In einem Gehäuse 2 sind zwei Spiralen 3 und 4 untergebracht, durch die das Abgas den Leitschaufeln 1 α zugeführt wird. Der Umschlingungswinkel der Spirale 4 ist kleiner als der der Spirale 3.

Die beiden Spiralen stehen mit einem Sammelbehälter 5 in Verbindung, in den zwei getrennte, von den Zylindern kommende Abgasleitungen 5 α und Sb münden. Die Abgasleitungen 5 α und 5 b sind an die Zylinder derart angeschlossen, daß sich die Auslaßzeiten der an die gleiche Leitung angeschlossenen Zylinder nicht überschneiden. Der Sammelbehälter 5 bildet eine Beruhigungskammer für die Abgasströmung.

Die in den Sammelbehälter 5 eintretenden Abgase werden mit Hilfe einer Klappe 6 auf die Spiralen 3 und 4 verteilt. In der dargestellten geschlossenen Stellung liegt die Drosselklappe 6 an einer Trennwand? bei Ta an, und in der geöffneten Stellung wird sie von einer Aussparung 8 im Gehäuse des Sammelbehälters 5 aufgenommen.

Die aus den Leitungen 5 a und 5 b austretenden Gase vermischen sich im Sammelbehälter 5, wo sich der Druck der beiden Strömungen ausgleicht. Im niedrigen Drehzahlbereich werden die gemischten Gase von der in geschlossener Stellung befindlichen Drosselklappe 6 der Spirale 4 und dem entsprechenden Leitkranzsektor zugeführt. Im oberen Drehzahlbereich wird die Abgasströmung bei geöffneter Klappe 6 auf die Spiralen 3 und 4 aufgeteilt, nachdem sich ihr Druck im Sammelbehälter 5 ausgleichen konnte. Dadurch wird die Abgasströmung dem Leitkranz gleichmäßig verteilt und kontinuierlich zugeführt.

Die Klappe 6 ist an einer Achse 6 α befestigt, die in der äußeren Wand des Sammelbehälters 5 drehbar gelagert ist. Eine Aussparung 8 in der Wand des Sammelbehälters 5 nimmt die Klappe 6 bei geöffneter Stellung vollkommen auf, so daß die Klappe und die Wand eine kontinuierliche glatte Fläche bilden. Die Lagerung der Klappe 6 in der Außenwand des Sammelbehälters 5 ist vorteilhaft, weil somit einerseits eine robuste Befestigung der Klappe möglich ist und weil andererseits die äußere Wand weniger heiß als die innere Wand des Sammelbehälters ist, wodurch die Lagerung der Klappe einer Kühlung leichter zugänglich ist.

An der Achse 6 α ist ein Hebel 9 befestigt, der in Abhängigkeit von einer oder von mehreren Betriebsgrößen des Motors mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt werden kann.

Das Verhältnis der Umschlingungswinkel der beiden Spiralen 3 und 4 hängt im wesentlichen von dem gewünschten Verhalten des Abgasgebläses und des Motors im unteren Drehzahlbereich ab und muß vom Konstrukteur dementsprechend gewählt werden.

Es sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorstehende Beschreibung sich nur auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht. Insbesondere können mehr als zwei Spiralen zur Beaufschlagung des Leitkranzes verwendet werden, wenn die Betriebsbedingungen des Motors dies erfordern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Regeln eines Abgasturbogebläses für eine schnell laufende Brennkraftmaschine mit geringem Hubraum, deren Zylinder gruppenweise an wenigstens zwei getrennte Abgasleitungen derart angeschlossen sind, daß sich die Auslaßzeiten der an die gleiche Leitung angeschlossenen Zylinder im wesentlichen nicht überschneiden, wobei Zuführungskanäle für das Abgas an getrennte Sektoren des Turbineneinlaufgehäuses angeschlossen sind, von denen bestimmte in der Weise absperrbar sind, daß die Turbine bei niedrigen Drehzahlen der Maschine über einen wesentlich geringeren Anteil ihres Umfanges beaufschlagt wird als bei höheren Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Abgasleitungen (5 α, Sb) getrennt in einen Sammelbehälter

(5) münden und daß die Zuführungskanäle (3,4) von dem Sammelbehälter zu den Sektoren des Einlaufgehäuses der Turbine führen und der Sammelbehälter ein oder mehrere Absperrorgane

(6) für die Zuführungskanäle enthält.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan in an sich bekannter Weise aus einer einzigen Drosselklappe (6) besteht, die um eine in der Außenwand des Sammelbehälters (5) angeordnete Achse drehbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 815 419;
britische Patentschrift Nr. 284 609;
spanische Patentschrift Nr. 270 743.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 680/195 10. 67 © Bundesdruckerei Berlin