DE1264157B

DE1264157B - Control device for exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE1264157B
Application number: DEG25276A
Authority: DE
Inventors: John Matthew Cazier; Wilton Everts Parker; Alexander Silver
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1957-09-11
Filing date: 1958-09-10
Publication date: 1968-03-21

Description

Steuereinrichtung für Abgasturbolader Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, der eine Umgehungsleitung besitzt, durch die Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und die ein Ventil enthält, mit welchem der Anteil der an der Turbine vorbeigeführten Gase regelbar ist.Control device for exhaust gas turbocharger The invention relates to a Control device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, which has a bypass line possesses, through the exhaust gases can be led past the turbine and the a Contains valve with which the proportion of the gases carried past the turbine can be regulated is.

Bei Verdichtereinrichtungen dieser Art enthalten die umgeleiteten Auspuffgase erhebliche Energiemengen, die für gewöhnlich nutzlos vergeudet werden, da die Abgase um die Turbine herumgeleitet und unmittelbar in die Atmosphäre übergeführt werden. Bei der Verdichtereinrichtung gemäß der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um die Energie auszunutzen, die in den um die Turbine herumgeführten Abgasen enthalten ist; auf diese Weise gelingt es, den Wirkungsgrad der Gesamtanlage zu erhöhen.In the case of compressor systems of this type, the diverted Exhaust gases significant amounts of energy that are usually wasted uselessly, because the exhaust gases are routed around the turbine and immediately released into the atmosphere will. In the compressor device according to the invention means are provided, to take advantage of the energy contained in the exhaust gases circulated around the turbine is; in this way it is possible to increase the efficiency of the overall system.

Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen ist es bereits bekannt, die Spülung des Zylinders dadurch zu verbessern, daß ein Abgaskreiselgebläse vorgesehen wird, bei welchem die Abgasleitung der Abgasturbine mit einem Ejektor in der Auspuffleitung der Maschine mündet. Ein Ventil weist die für Zweitakt-Brennkraftmaschinen bekannte Einrichtung nicht auf.In two-stroke internal combustion engines, it is already known to flush the system to improve the cylinder by providing an exhaust gas centrifugal fan, in which the exhaust line of the exhaust gas turbine with an ejector in the exhaust line the machine ends. A valve has that known for two-stroke internal combustion engines Establishment not on.

Bei Brennkraftmaschinen, die unter wechselnden Arbeitsbedingungen betrieben werden müssen, ist es erforderlich, die Zufluß- bzw. Abflußmengen von Verdichter bzw. Turbine zu steuern. Die Anforderungen der Praxis weichen erheblich von den Idealbedingungen ab, nach denen es am günstigsten wäre, wenn die Durchflußmenge unter den verschiedenen Arbeitsbedingungen konstant gehalten werden könnte, da dann der Turbolader am einfachsten und genauesten dem Verwendungszweck angepaßt werden könnte.In internal combustion engines that operate under changing working conditions must be operated, it is necessary to control the inflow and outflow of To control the compressor or turbine. The requirements in practice differ considerably on the ideal conditions according to which it would be most favorable if the flow rate could be kept constant under the various working conditions, since then the turbocharger can be adapted most easily and precisely to the intended use could.

Auf Grund des Verhaltens der aus Turbolader und Brennkraftmaschine bestehenden Anlage ist es meist erwünscht, den Durchfluß im Einlaß oder Auslaß der Turbine zu steuern, da die Strömung durch den Verdichter von der Einstellung der Drossel abhängig ist. Es ist bekannt, zu diesem Zweck an der Turbine eine Einlaßdüse mit einstellbarem Querschnitt vorzusehen. Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß eine derartige Anordnung in vielen Fällen nicht zweckmäßig ist. Deshalb ist vorgeschlagen worden, vor der Turbine Auspuffgase abzuzweigen und eine Druck-Verhältnis-Steuerung anzuwenden. Eine solche Steuerung erscheint jedoch nur dann zweckmäßig, wenn möglichst wenig Energie der Auspuffgase verlorengeht.Due to the behavior of the turbocharger and internal combustion engine existing system, it is usually desirable to control the flow in the inlet or outlet of the To control the flow through the compressor from the setting of the turbine Throttle is dependent. It is known to have an inlet nozzle on the turbine for this purpose to be provided with an adjustable cross-section. However, experience has shown that such an arrangement is not appropriate in many cases. That is why it is suggested have been to branch off exhaust gases in front of the turbine and a pressure-ratio control apply. However, such a control only appears expedient if possible little exhaust gas energy is lost.

Erfindungsgemäß ist deshalb bei einer Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art vorgesehen, daß das Auslaßende der Umgehungsleitung als Ejektordüse ausgebildet ist, die in den Auslaßkanal der Turbine hineinragt und in der Richtung der durch diesen Auslaß hindurchtretenden Strömung gerichtet ist.According to the invention, therefore, in the case of a control device, the above mentioned type provided that the outlet end of the bypass line as an ejector nozzle is formed, which protrudes into the outlet duct of the turbine and in the direction the flow passing through this outlet is directed.

Diese Düsenanordnung bewirkt, daß ein Teil der Auspuffgase in dem Turbinenauslaß beschleunigt wird; auf diese Weise wird das Druckverhältnis vor und hinter der Turbine für einen bestimmten Betriebszustand der Maschine und einen bestimmten Atmosphärendruck verbessert.This nozzle arrangement causes some of the exhaust gases in the Turbine outlet is accelerated; in this way the pressure ratio is before and behind the turbine for a certain operating state of the machine and a certain one Atmospheric pressure improved.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist beispielsweise dazu geeignet, bei einer Steuervorrichtung entsprechend einem älteren Vorschlag zur Anwendung zu kommen, bei der das Ventil dazu benutzt werden kann, die Größe des an der Turbine vorbeigeleiteten Gasanteils in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Ein- und dem Auslaßdruck des Verdichters zu regeln; zweckmäßig arbeitet das Ventil in der Weise, daß über den Verdichter ein im wesentlichen konstantes Druckverhältnis aufrechterhalten bleibt.The device according to the invention is suitable, for example, in a control device according to an older proposal for use come where the valve can be used to measure the size of the on the turbine bypassed gas proportion depending on the ratio between the inlet and to regulate the discharge pressure of the compressor; the valve works appropriately in in such a way that a substantially constant pressure ratio across the compressor is maintained.

Zweckmäßig wirkt der Ventilkörper des Ventils mit der in Strömungsrichtung hinteren Seite der Ventilöffnung zusammen und ist zur Schließung entgegen der in der öffnung herrschenden Strömungsrichtung bewegbar. Bei dieser Ausbildung ist eine genaue Steuerung des Ventils entgegen dem Druck des durch die Umgehungsleitung strömenden Abgasanteils möglich.The valve body of the valve expediently acts with the in the direction of flow rear side of the valve opening and closes against the in the direction of flow prevailing in the opening can be moved. In this training there is one exact Control of the valve against the pressure of the flowing through the bypass line Exhaust gas proportion possible.

Um die verhältnismäßig empfindlichen Steuerungsglieder für das Ventil vor einer Überhitzung durch die heißen Abgase zu schützen, ist ein die Ventilsteuerung aufnehmendes Gehäuse an der Außenseite der Umgehungsleitung mittels eines Abstandsteiles angeordnet, der wärmeausstrahlende Rippen aufweist.About the relatively sensitive control elements for the valve The valve control is one way of protecting against overheating caused by the hot exhaust gases receiving housing on the outside of the bypass line by means of a spacer arranged, which has heat radiating fins.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor.Further details and advantages of the invention emerge from the following Description of some embodiments illustrated in the drawing.

F i g. 1 veranschaulicht schematisch einen Verdichter für eine Brennkraftmaschine, bei dem eine mit einem Ejektor versehene Umführungsleitung gemäß der Erfindung vorgesehen ist; F i g. 2 zeigt den Ejektor nach F i g. 1 im Schnitt und im. größeren Maßstab; F i g. 3 zeigt im Längsschnitt die Druckregeleinrichtung nach F i g. 1; F i g. 4 veranschaulicht eine Abänderungsform des in der Umführungsleitung vorgesehenen Ejektors im Schnitt.F i g. 1 schematically illustrates a compressor for an internal combustion engine, in which a bypass line provided with an ejector is provided according to the invention is; F i g. 2 shows the ejector according to FIG. 1 in section and in. larger scale; F i g. 3 shows the pressure regulating device according to FIG. 3 in longitudinal section. 1; F i g. 4th Fig. 11 illustrates a modification form of the ejector provided in the bypass duct on average.

Wie F i g.1 erkennen läßt, weist die Brennkraftmaschine 10 (die beliebig ausgebildet, beispielsweise eine Dieselmaschine sein kann) Ein- und Auslaßrohre 11 bzw. 12 auf; ein Abgasturboverdichter 13 besteht aus einem Verdichterteil 14 mit einem Rotor 17, der die Außenluft durch einen Einlaß 15 ansaugt und die Luft durch einen Auslaß 16 der Ansaugleitung 11 der Brennkraftmaschine 10 zuführt.As can be seen in FIG. 1, the internal combustion engine 10 (the arbitrary formed, for example, a diesel engine can be) inlet and outlet pipes 11 and 12 respectively; an exhaust gas turbo compressor 13 consists of a compressor part 14 with a rotor 17 which sucks the outside air through an inlet 15 and the air feeds through an outlet 16 of the intake line 11 of the internal combustion engine 10.

Der Verdichter weist weiterhin einen Turbinenteil 18 auf, der aus einem Gehäuse 23 mit darin angeordnetem Turbinenrad 24 besteht, das über eine Welle 25 mit dem Verdichterrotor 17 verbunden ist. Um das Turbinenrad 24 herum ist eine Reihe von Düsen 22 angeordnet, durch welche die Auspuffgase dem Turbinenrad 24 zugeleitet werden; und zwar erfolgt die Zuleitung aus einem Gaszuführungskrümmer, der mit einer Auspuffleitung 20 verbunden ist, die zu dem Auspuffrohr 12 der Brennkraftmaschine 10 führt. Die Turbine kann natürlich auch düsenlos ausgebildet sein, so daß die Abgase unmittelbar aus dem Zuführungskrümmer den Turbinenschaufeln zuströmen. Das Turbinengehäuse 23 weist ferner eine axiale Auslaßleitung 26 auf, durch die die Gase schließlich abgeleitet werden.The compressor also has a turbine part 18 from a housing 23 with a turbine wheel 24 arranged therein, which via a shaft 25 is connected to the compressor rotor 17. Around the turbine wheel 24 is one A row of nozzles 22 is arranged through which the exhaust gases are fed to the turbine wheel 24 will; namely the supply takes place from a gas supply elbow, which is connected to a Exhaust pipe 20 is connected to the exhaust pipe 12 of the internal combustion engine 10 leads. The turbine can of course also be designed without a nozzle, so that the Exhaust gases flow directly from the supply manifold to the turbine blades. That Turbine housing 23 also has an axial outlet line 26 through which the Gases are eventually discharged.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 strömen die Auspuffgase durch das Rohr 12, durch die Auspuffleitung 20, den Krümmer 21 und die Düsen 22 dem Turbinenrad 24 zu; danach strömen die Gase durch das Rohr 26 zum Auslaß. Durch diesen Gasstrom wird das Turbinenrad 24 in sehr rasche Drehung versetzt, die vermittels der Welle 25 auf den Rotor 17 des Verdichters übertragen wird. Wenn dieser Rotor 17 umläuft, wird Luft durch die Einlaßleitung 15 angesaugt und durch das Auslaßrohr 16 dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine 10 zugeführt.When the internal combustion engine 10 is in operation, the exhaust gases flow through the pipe 12, through the exhaust pipe 20, the manifold 21 and the nozzles 22 to the turbine wheel 24 to; thereafter the gases flow through pipe 26 to the outlet. Through this gas flow the turbine wheel 24 is set in very rapid rotation by means of the shaft 25 is transmitted to the rotor 17 of the compressor. When this rotor 17 rotates, air is drawn in through the inlet pipe 15 and through the outlet pipe 16 to the suction pipe the internal combustion engine 10 is supplied.

Um den Betrieb dieser Verdichtereinrichtung regeln zu können, ist eine Umführungseinrichtung 27 für die Auspuffgase vorgesehen; diese Einrichtung besteht aus einem Rohr 30, das von der Auspuffleiteng 20 vor der Turbine 18 abzweigt. Das Auslaßrohr 26 weist einen Krümmer 31 auf, in dessen Wandung ein Teil des Umführungskanals 32 angeordnet ist; dieser Teil des Umführungskanals steht mit dem Rohr 30 in Verbindung und weist ein Ventil 40 auf, das aus einem Ventilsitz 33 und einem mit ihm zusammenwirkenden Ventilkörper 81 gebildet wird. In der Strömungsrichtung hinter dem Ventilsitz 33 liegt in dem Umführungskanal eine ejektorartige Düse 34, die in das Innere des Krümmers 31 mündet, und zwar etwa an dem Ende des gebogenen Krümmerteils.In order to be able to regulate the operation of this compressor device, a bypass device 27 is provided for the exhaust gases; this device consists of a pipe 30 which branches off from the exhaust pipe 20 in front of the turbine 18. The outlet pipe 26 has a bend 31, in the wall of which a part of the bypass channel 32 is arranged; this part of the bypass channel is in connection with the pipe 30 and has a valve 40 which is formed from a valve seat 33 and a valve body 81 cooperating with it. In the flow direction behind the valve seat 33 there is an ejector-like nozzle 34 in the bypass channel, which opens into the interior of the manifold 31, namely approximately at the end of the curved manifold part.

Der Krümmer 31 weist außen einen Ansatz 35 auf, in dem sich eine öffnung 36 befindet, die in gleicher Flucht mit dem Ventilsitz 33 ausgerichtet ist und eine Führung 37 für den Schaft 45 des Ventilkörpers 81 trägt; dieser Ventilkörper wirkt mit dem Sitz 33 zusammen und dient dazu, den Strom des Gases durch den Umführungskanal und damit den Betriebszustand des Verdichters zu regeln. Befindet sich der Ventilkörper 81 im Abstand vom Ventilsitz 33, so gelangen die Gase aus der Auspuffleitung 20 durch den Umführungskanal zum Auslaßrohr 26 und treten nicht in die Turbine; auf diese Weise wird der Gasdurchsatz durch die Turbine verringert.The manifold 31 has an extension 35 on the outside, in which there is an opening 36 is located, which is aligned in the same alignment with the valve seat 33 and one Carries guide 37 for the stem 45 of the valve body 81; this valve body acts together with the seat 33 and serves to direct the flow of the gas through the bypass channel and thus to regulate the operating status of the compressor. Is the valve body 81 at a distance from the valve seat 33, the gases get out of the exhaust line 20 through the bypass duct to exhaust pipe 26 and do not enter the turbine; on this reduces the gas throughput through the turbine.

Infolge der besonderen Anordnung der Düse 34 werden die aus ihr austretenden Gase eine Druckverminderung an der Auslaßseite der Turbine erzeugen. Diese Druckverminderung hat zur Folge, das der Druckunterschied über die Turbine hinweg vergrößert und damit auch ihr Wirkungsgrad erhöht wird. Es leuchtet ein, daß bei dieser erhöhten Druckdifferenz die Turbine auch arbeiten wird, wenn eine geringere Gasmenge durch sie hindurchtritt; die Folge davon ist, daß die Auspuffgase im Turbineneinlaß und in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine unter einem geringeren Druck stehen werden. Die Brennkraftmaschine wird daher mit erhöhtem Wirkungsgrad arbeiten, da der Rückdruck in der Auspuffleitung 12 verringert ist.As a result of the special arrangement of the nozzle 34, the emerging from it Gases create a pressure reduction on the outlet side of the turbine. This pressure reduction has the consequence that the pressure difference across the turbine increases and thus their efficiency is also increased. It is clear that with this increased pressure difference the turbine will also work if a lesser amount of gas passes through it; the consequence of this is that the exhaust gases in the turbine inlet and in the exhaust pipe the internal combustion engine will be under a lower pressure. The internal combustion engine will therefore work with increased efficiency, as the back pressure in the exhaust line 12 is reduced.

Die Stellung des Ventils 81 wird mittels einer Vorrichtung 38 geregelt, die in einem Gehäuse 41 untergebracht ist; dieses Gehäuse kann am äußeren Ende der Ventilführung 37 vorgesehen oder an ihr befestigt sein und einen Zylinderraum 42 aufweisen. In diesem Zylinderraum 42 befindet sich ein Kolben 43, auf den mittels einer Wendelfeder 44 ein Druck in einer Richtung ausgeübt wird; diese Feder befindet sich zwischen dem Kolben 43 und dem Ende der Ventilführung 37. Eine Bewegung des Kolbens 43 entgegen der Feder 44 wird mittels eines Schaftes 45 od. dgl. dem Ventilkörper 81 übermittelt, so daß der Ventilkörper 81 auf den Ventilsitz 33 gedrückt wird. Ist dies geschehen, so kann kein Gas durch den Umführungskanal hindurchströmen; es wird viehmehr die gesamte von der Brennkraftmaschine 10 abgegebene Abgasmenge durch das Turbinenrad 24 hindurchgeführt, so daß dieses mit seiner Höchstgeschwindigkeit umläuft, und zwar entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10. Der im Einlaßende des Umführungskanals herrschende Gasdruck versucht den Ventilkörper 8 von seinem Sitz abzuheben; außerdem wirkt in der gleichen Richtung auf den Ventilkörper eine leichte Wendelfeder 46, die zwischen dem äußeren Teil der Ventilführung 37 und einem Deckel 47 angeordnet ist, der an dem äußeren Ende des Ventilschaftes 45 befestigt ist. Die Feder 46 hält den Teil 47 mit dem mittleren Abschnitt des Kolbens 43 im Eingriff und bewirkt, daß der Ventilkörper 81 sich zusammen mit dem Kolben 43 bewegt und von diesem gesteuert wird.The position of the valve 81 is regulated by means of a device 38, which is housed in a housing 41; this housing can be at the outer end of the Valve guide 37 can be provided or fastened to it and a cylinder space 42 exhibit. In this cylinder space 42 there is a piston 43, on the means a coil spring 44 applying pressure in one direction; this spring is located between the piston 43 and the end of the valve guide 37. Movement of the The piston 43 against the spring 44 is attached to the valve body by means of a shaft 45 or the like 81 is transmitted so that the valve body 81 is pressed onto the valve seat 33. Once this has happened, no gas can flow through the bypass channel; the total amount of exhaust gas emitted by the internal combustion engine 10 becomes much more passed through the turbine wheel 24, so that this at its maximum speed revolves, according to the operating state of the internal combustion engine 10. The The gas pressure prevailing in the inlet end of the bypass duct tries the valve body 8 take off from his seat; also acts in the same direction on the valve body a light coil spring 46, which is between the outer part of the valve guide 37 and a lid 47 is arranged which is attached to the outer end of the valve stem 45 is attached. The spring 46 holds the part 47 with the central portion of the piston 43 engages and causes the valve body 81 to move together with the piston 43 is moved and controlled by this.

Um den Kolben 43 so zu bewegen, daß das Ventil geschlossen wird, wird öl mittels einer in geeigneter Weise angetriebenen Pumpe 48 dem äußeren Ende der Kolbenkammer 42 zugeführt, und zwar vermittels einer Leitung 49 und durch eine Öffnung 49 A. Um den Flüssigkeitsdruck auf den Kolben steuern zu können, ist eine weitere Rohrleitung 50 vorgesehen, die von der Kammer 42 zu einem Regelventil 51 führt, das einen Bestandteil einer Druckregelvorrichtung 52 bildet, die im einzelnen in F i g. 3 veranschaulicht ist. Ist das Ventil 51 hinreichend weit geöffnet worden, so kann öl aus der Kammer 42 durch das Ventil 51 und eine Leitung 80 rascher einem Ölbehälter 53 zufließen, als die Öffnung 49 A den Eintritt in die Kammer 42 zuläßt; infolgedessen haben die Federn 44 und 46 das Bestreben, den Kolben in seiner Endlage festzuhalten, in der das Venti140 geöffnet ist und die Auspuffgase um die Turbine 18 herumführt. Wird das Regelventil 51 andererseits hinreichend geschlossen, um das Abfließen von Öl aus der Kammer 42 so zu drosseln, daß es nicht in die Kammer eintritt, so wird der Druck in dem äußeren Abschnitt der Kammer 42 ansteigen und den Kolben 43 so bewegen, daß das Ventil 40 geschlossen wird; dadurch wird die Menge der durch den Umführungskanal hindurchtretenden Auspuffgase verringert und damit die Wirkung des Turboverdichters erhöht.In order to move the piston 43 so that the valve is closed, oil is supplied to the outer end of the piston chamber 42 by means of a suitably driven pump 48, namely by means of a line 49 and through an opening 49 A. In order to reduce the liquid pressure to the In order to be able to control the piston, a further pipeline 50 is provided which leads from the chamber 42 to a control valve 51 which forms part of a pressure control device 52, which is shown in detail in FIG. 3 is illustrated. If the valve 51 has been opened sufficiently wide, oil can flow from the chamber 42 through the valve 51 and a line 80 to an oil container 53 more rapidly than the opening 49 A allows entry into the chamber 42; As a result, the springs 44 and 46 tend to hold the piston in its end position, in which the valve 140 is open and the exhaust gases are guided around the turbine 18. On the other hand, if the control valve 51 is closed sufficiently to restrict the flow of oil from the chamber 42 so that it does not enter the chamber, the pressure in the outer portion of the chamber 42 will increase and move the piston 43 so that the Valve 40 is closed; this reduces the amount of exhaust gases passing through the bypass duct and thus increases the efficiency of the turbo-compressor.

Ein hoher Wirkungsgrad, des Turboverdichters ist erzielbar, wenn ein ganz bestimmtes Verhältnis zwischen dem Druck in der Einlaßleitung und der Außenatmosphäre aufrechterhalten wird. Die Druckregelvorrichtung 52 ist zu diesem Zweck vorgesehen, um die Arbeitsweise des Ventils 40 zu steuern. Wie F i g. 3 zeigt, besteht die Vorrichtung 52 aus einem Gehäuse 54 und einem Deckel 55, dessen Innenraum 56 mittels einer Membran 57 in eine linke Kammer 58 und in eine rechte Kammer 59 unterteilt ist, wie dies aus der Figur zu erkennen ist. Der Gehäuseteil 54 enthält das Ventil 51, das einen beweglichen Körper 60 aufweist, welcher mit einem Kopf 61 ausgestattet ist; dieser ventilartige Kopf 61 wirkt mit einem Sitz im Gehäuse 54 zusammen und steuert den Durchtritt der Flüssigkeit aus der Kammer 42 durch die Leitung 80 in den Ölbehälter 53. Der ventilartige Körper 60 steht mit einer Membran 62 in Verbindung, die in dem Gehäuse 54 befestigt ist und auf die eine Feder 63 derart einwirkt, daß für gewöhnlich das Ventil 51 in die Schließlage gedrückt wird.A high degree of efficiency of the turbo compressor can be achieved if a very specific ratio between the pressure in the inlet line and the outside atmosphere is maintained. The pressure regulating device 52 is provided for this purpose in order to control the operation of the valve 40. Like F i g. 3 shows, the device 52 consists of a housing 54 and a cover 55, the interior 56 of which is divided by means of a membrane 57 into a left chamber 58 and a right chamber 59, as can be seen from the figure. The housing part 54 contains the valve 51 which has a movable body 60 which is equipped with a head 61; This valve-like head 61 cooperates with a seat in the housing 54 and controls the passage of the liquid from the chamber 42 through the line 80 into the oil container 53. The valve-like body 60 is connected to a membrane 62 which is fastened in the housing 54 and on which a spring 63 acts in such a way that usually the valve 51 is pressed into the closed position.

Die Membran 62 unterteilt die linke Kammer 58 in zwei Abschnitte, die durch eine Öffnung 64 miteinander verbunden sind und über eine Leitung 65 an den Verdichtereinlaß 15 angeschlossen sind. Die rechte Kammer 59 steht über eine Leitung 66 mit dem Auslaß 16 des Verdichters 14 in Verbindung. In dieser Kammer ist ein unter Unterdruck stehendes Balg 67 vorgesehen, der einerseits am Deckel 55 und andererseits an der Membran 57 befestigt ist und dazu dient, den Bereich der Membran, der dem am Verdichterauslaß herrschenden Druck ausgesetzt ist, auf ein bestimmtes Verhältnis zu beschränken gegenüber demjenigen Bereich, der auf der anderen Seite der Membran 57 dem im Verdichtereinlaß bzw. in der Außenatmosphäre herrschenden Druck ausgesetzt ist.The membrane 62 divides the left-hand chamber 58 into two sections which are connected to one another by an opening 64 and are connected to the compressor inlet 15 via a line 65. The right chamber 59 is connected to the outlet 16 of the compressor 14 via a line 66. In this chamber there is provided a bellows 67 which is under negative pressure and which is fastened on the one hand to the cover 55 and on the other hand to the diaphragm 57 and serves to limit the area of the diaphragm which is exposed to the pressure prevailing at the compressor outlet to a certain ratio that area which, on the other side of the membrane 57, is exposed to the pressure prevailing in the compressor inlet or in the external atmosphere.

Befindet sich die Brennkraftmaschine 10 nicht im Betrieb, und während einer kurzen Zeitdauer nach Inbetriebsetzung der Maschine sorgen die Federn 44 und 46 dafür, daß das Ventil 40 offengehalten wird. Während dieser Zeit werden die Auspuffgase zum größten Teil um das Turbinenrad 24 herumgeführt. Sobald aber die Pumpe 48 in Betrieb gesetzt wird, wird auf den Kolben 43 ein Flüssigkeitsdruck ausgeübt, so daß er das Ventil 40 schließt. Dies hat zur Folge, daß alle Auspuffgase durch die Turbine hindurchgeleitet werden, so lange, bis der Verdichter 14 genug Luft dem Auslaß 16 zuführt, so daß die Regelvorrichtung 52 in Wirkung tritt. Steigt der Druck im Auslaß 16 und damit in der rechten Kammer 59, so wird die Membran 57 in Richtung auf die linke Kammer 58 zu gedrängt; der mittlere Teil der Membraneinrichtung wird mit dem mittleren Teil der Membran 62 in Berührung kommen und die Bewegung auf den Ventilkörper 60 übertragen; dieser Ventilkörper wird in seine Offenstellung übergeführt und läßt dann Öl aus der Kolbenkammer 42 in den Behälter 53 entweichen. Je größer der Druck im Auslaß 16 wird, um so stärker wird der Flüssigkeitsstrom, der aus der Kammer 42 austritt, und um so geringer wird die auf den Kolben 43 ausgeübte Kraft; es kann daher dieser Kolben das Ventil 81 in öffnungsrichtung verstellen. Wie schon erwähnt, hat ein Öffnen des Ventils 40 zur Folge, daß die Abgase um die Turbine herumgeführt werden, so daß damit die Umlaufgeschwindigkeit des Verdichters geregelt wird.If the internal combustion engine 10 is not in operation, and for a short period of time after the engine has been started up, the springs 44 and 46 ensure that the valve 40 is kept open. During this time, most of the exhaust gases are routed around the turbine wheel 24. But as soon as the pump 48 is put into operation, a liquid pressure is exerted on the piston 43, so that it closes the valve 40. This has the consequence that all exhaust gases are passed through the turbine until the compressor 14 supplies enough air to the outlet 16 so that the regulating device 52 takes effect. If the pressure in the outlet 16 and thus in the right-hand chamber 59 increases, the membrane 57 is urged in the direction of the left-hand chamber 58; the central part of the diaphragm means will come into contact with the central part of the diaphragm 62 and transmit the movement to the valve body 60; this valve body is moved into its open position and then allows oil to escape from the piston chamber 42 into the container 53. The greater the pressure in outlet 16, the greater the flow of liquid exiting chamber 42 and the lower the force exerted on piston 43; this piston can therefore adjust the valve 81 in the opening direction. As already mentioned, the opening of the valve 40 has the consequence that the exhaust gases are guided around the turbine, so that the rotational speed of the compressor is thus regulated.

Die um den Verdichter herumgeführten Gase treten aus der Düse 34 aus und bewirken, daß in dem Turbinenauslaß eine Strömung entsteht, die hier eine Druckverminderung erzeugt.The gases circulated around the compressor exit the nozzle 34 and cause a flow to develop in the turbine outlet which causes a pressure reduction here generated.

Läuft die Brennkraftmaschine nur mit geringer Geschwindigkeit um und wird nur ein geringes Drehmoment benötigt, so hat der Druck im Verdichterauslaß die Tendenz zu fallen; das Ventil 40 wird also in Richtung auf seine Schließstellung zu bewegt. Es werden nun größere Mengen der Auspuffgase durch die Turbine 18 geführt, so daß der Verdichter stärker arbeitet und den Druck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine 10 aufrechterhält. Der Turboverdichter bleibt also auch bei geringer Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine und bei geringer Last wirksam.The internal combustion engine only runs at low speed and if only a small torque is required, then the pressure in the compressor outlet the tendency to fall; the valve 40 is thus in the direction of its closed position too moved. There are now larger quantities of exhaust gases passed through the turbine 18, so that the compressor works harder and the pressure in the intake pipe of the internal combustion engine 10 maintains. The turbo compressor remains even at low speed the internal combustion engine and effective at low load.

Nimmt die Umlaufgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine zu und wächst auch das Drehmoment, so hat auch die Turbine das Bestreben, rascher umzulaufen, da die Abgasmengen größere sind und der Druck ansteigt; die hieraus resultierende Zunahme der Verdichterleistung hat zur Folge, daß der Druck in der Ansaugleitung ansteigt. Dieser erhöhte Druck macht sich auch in der rechten Kammer 59 der Druckregelvorrichtung 52 geltend, so daß die Membran 57 verstellt wird, und zwar in einer Richtung weg von der Kammer 59; dabei wird der Ventilkörper 60 in die Offenlage verstellt. Durch das Rohr 50 wird nun in stärkerem Maße Flüssigkeit hindurchtreten, so daß die auf den Kolben 43 einwirkende Kraft verringert wird. Die Federn 44 und 46 werden den Ventilkörper 81 in die Offenstellung drängen, so daß mehr Auspuffgase durch den Umführungskanal hindurchtreten. Wenn diese Gase aus der Düse 34 austreten, wird im Auslaß der Turbine 18 eine Druckverminderung stattfinden, wie dies schon beschrieben wurde; ein optimales Druckverhältnis über die Turbine hinweg wird dann erreicht bei niedrigerem in der Auspuffleitung 12 herrschenden Rückdruck. Der Auspuffejektor bewirkt, daß der Wirkungsgrad der gesamten Anlage bei höheren Geschwindigkeiten der Brennkraftmaschine und höheren Drehmomentbeanspruchungen verbessert wird, da die Energie in dem um den Verdichter herumgeleiteten Gas ausgenutzt wird, um den in der Auspuffleitung herrschenden Rückdruck zu verringern. Bei den bisher bekannten, mit einer Umführungsleitung versehenen Anlagen wurde die Energie der durch die Umführungsleitung geführten Gase verschwendet, so daß der Gesamtwirkungsgrad der Anlage entsprechend verschlechtert wurde.The rotational speed of the internal combustion engine increases and increases also the torque, so the turbine also tries to rotate faster, since the amounts of exhaust gas are larger and the pressure rises; the resulting An increase in the compressor capacity has the consequence that the pressure in the suction line increases. This increased pressure is also made in the right-hand chamber 59 of the pressure regulating device 52 asserted, so that the membrane 57 is adjusted, in one direction away from chamber 59; in the process, the valve body 60 is moved into the open position. By the tube 50 will now pass through to a greater extent, so that the on the force acting on the piston 43 is reduced. The springs 44 and 46 are the Push valve body 81 into the open position, so that more exhaust gases through the Pass through bypass channel. When these gases exit the nozzle 34, will a pressure reduction take place in the outlet of the turbine 18, as already described became; an optimal pressure ratio across the turbine is then achieved when the back pressure prevailing in the exhaust line 12 is lower. The exhaust ejector causes the efficiency of the entire system at higher speeds the internal combustion engine and higher torque loads is improved because utilizes the energy in the gas circulated around the compressor will, to reduce the back pressure in the exhaust line. With the so far known, equipped with a bypass line, the energy of the wasted gases passed through the bypass, so that the overall efficiency the system has deteriorated accordingly.

Die Druckregelvorrichtung 52 bewirkt, daß der gewünschte Druckunterschied zwischen dem Verdichterauslaß und dem Verdichtereinlaß auch bei Änderungen des Barometerdrucks aufrechterhalten bleibt, wie es beispielsweise eintreten kann, wenn ein Fahrzeug von Meereshöhe aus über ein Gebirge fährt.The pressure regulating device 52 causes the desired pressure difference between the compressor outlet and the compressor inlet even with changes in barometric pressure is maintained, as can occur, for example, when a vehicle drives from sea level over a mountain range.

Sollte die Hauptmembran 57 nicht einwandfrei arbeiten, so verstellen die Sicherheitsmembran 62 im Zusammenwirken mit der Öffnung 64 den Ventilkörper 60 in die Offenlage; auf diese Weise wird das Ventil 40 geöffnet, so daß die Einrichtung unter allen Umständen sicher arbeitet.If the main diaphragm 57 does not work properly, adjust it the safety membrane 62 in cooperation with the opening 64 the valve body 60 in the open position; in this way the valve 40 is opened so that the device works safely under all circumstances.

Zur Isolierurig und zum Schutz der in dem Gehäuse 41 vorgesehenen Antriebsglieder für das Ventil ist die Ventilführung 37 mit mehreren im Abstand voneinander angeordneten Abstrahlrippen 68 und längsgerichteten Stäben 70 versehen. Diese Mittel bewirken, daß der Wärmeübergang vom Turbinenauslaß längs der Ventilführung zum Gehäuse 41 auf ein Mindestmaß reduziert wird. Außerdem ist die Ventilführung 37 mit einem Ringkanal 36 versehen, dem ein Kühlmittel, z. B. Luft, durch einen Kanal 35 zugeführt werden kann.In order to isolate and protect the drive members for the valve provided in the housing 41, the valve guide 37 is provided with several radiating ribs 68 and longitudinally directed rods 70 arranged at a distance from one another. These means have the effect that the heat transfer from the turbine outlet along the valve guide to the housing 41 is reduced to a minimum. In addition, the valve guide 37 is provided with an annular channel 36 to which a coolant, for. B. air, can be supplied through a channel 35.

Eine Leitung 71 verbindet den die Federn enthaltenden Teil der Kolbenkammer 42 mit dem Ölbehälter 53, so daß Öl, welches am Kolben vorbei durchgetreten sein sollte, abgeleitet wird und somit eine freie Bewegung des Kolbens gewährleistet ist.A line 71 connects the part of the piston chamber containing the springs 42 with the oil tank 53, so that oil that has passed the piston should, is derived and thus ensures free movement of the piston is.

In F i g. 4 ist eine Abänderungsform der Umführungsleitung 74 mit Ejektor veranschaulicht; in dem Gehäuse 75 für das Turbinenrad befindet sich eine oder mehrere Umführungsleitungen 76, die von dem Krümmer 21 zu einem Auslaßkanal 77 an der Auslaßseite des Turbinenrades führen. In dem Gehäuse 75 ist ein Hülsenventil 78 verstellbar angeordnet, und zwar dort, wo die Umführungskanäle 76 in den Auslaßkana177 einmünden. Eine geeignete Antriebsvorrichtung 80 dient dazu, die Hülse 78 zu verstellen und damit den Durchgangsquerschnitt der Umführungskanäle zu verändern. Ist die Hülse 78 in eine solche Lage bewegt worden, daß Gas durch die Umführungskanäle hindurchtreten kann, so wird eine Ansaugwirkung entstehen, und es wird an der Auslaßseite der Turbine eine Druckverringerung ein= treten.In Fig. 4 is a modification of the bypass line 74 with FIG Ejector illustrated; in the housing 75 for the turbine wheel there is one or a plurality of bypass lines 76 leading from manifold 21 to an exhaust port 77 on the outlet side of the turbine wheel. In the housing 75 is a sleeve valve 78 arranged adjustable, namely where the bypass channels 76 in the Auslaßkana177 merge. A suitable drive device 80 is used to adjust the sleeve 78 and thus to change the passage cross-section of the bypass channels. Is the sleeve 78 has been moved to such a position that gas will pass through the bypass channels can, there will be a suction effect and it will be on the outlet side of the turbine a pressure reduction occurs = occur.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Regelvorrichtung 52 infolge der Sicherheitsmembran 62 und der Öffnung 64 unter allen Umständen betriebssicher arbeitet. Auch aus anderen Gründen ist die völlige Betriebssicherheit der Einrichtung gewährleistet. Sollte beispielsweise der Balg 67 brechen oder leck werden, so wird sich die Membran 57 unter der Einwirkung des im Verdichterauslaß herrschenden Drucks bewegen, um das Ventil 51 zu öffnen und damit die Kolbenkammer 42 zu entlasten und das Ventil 40 zu öffnen. Sollte der Ventilkörper 60 in der Offenstellung blockiert werden, so wird dieselbe Wirkung eintreten. Werden die Rohre 49 oder 50 leck, so wird der Druck im äußeren Ende der Kolbenkammer 42 sinken, und die Federn 44 und 46 werden das Ventil 40 in die Offenstellung überführen. Treten Leckverluste längs des Kolbens 43 auf, so wird sich der Druck auf beiden Seiten des Kolbens ausgleichen, so daß die Federn 44 und 46 das Ventil öffnen können. Da das Ventil 40 an der Auslaßseite des Sitzes 33 vorgesehen ist, hat der Druck der Auspuffgase weiterhin zur Folge, daß das Ventil 40 in die Offenstellung übergeführt wird.It has already been pointed out that the control device 52 works reliably under all circumstances as a result of the safety membrane 62 and the opening 64. The complete operational safety of the facility is also guaranteed for other reasons. If, for example, the bellows 67 should break or leak, the diaphragm 57 will move under the action of the pressure prevailing in the compressor outlet in order to open the valve 51 and thus relieve the piston chamber 42 and open the valve 40. Should the valve body 60 be blocked in the open position, the same effect will occur. If the tubes 49 or 50 leak, the pressure in the outer end of the piston chamber 42 will decrease and the springs 44 and 46 will move the valve 40 to the open position. If leakage occurs along the piston 43, the pressure on both sides of the piston will equalize so that the springs 44 and 46 can open the valve. Since the valve 40 is provided on the outlet side of the seat 33, the pressure of the exhaust gases furthermore has the consequence that the valve 40 is brought into the open position.

Claims

Claims: 1. Control device for an exhaust gas turbocharger Internal combustion engine, which has a bypass line, through the exhaust gases to the turbine can be passed and which contains a valve with which the proportion of at the turbine passed gases can be regulated, d a -characterized in that the outlet end of the bypass line (30, 27) is designed as an ejector nozzle (34), which protrudes into the outlet duct (26) of the turbine (18) and in the direction of the through this outlet is directed flow passing through. 2 ,. Establishment according to Claim 1, characterized in that the valve body (81) of the valve (38) with which cooperates in the flow direction rear side of the valve opening (33) and can be moved for closing against the direction of flow prevailing in the opening is. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a die Valve control receiving housing (41) on the outside of the bypass line (27) is arranged by means of a spacer (37), the heat radiating ribs (68). Considered publications: German Patent Specifications No. 963 736, 547 939; French Patent No. 71,0919; U.S. Patent No. 2 369175. Earlier patents considered: German Patent No. 1203 537.