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Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasturbolader für eine in einem
großen Drehzahlbereich und mit veränderlichen Belastungen arbeitende Brennkraftmaschine
mit einer Abgasturbine und einem von ihr angetriebenen Verdichter.
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Bei solchen Abgasturboladern besteht ein Problem darin, daß die Drehzahl
des Abgasturboladers mit abnehmender Maschinenbelastung sehr schnell absinkt. Bei
Maschinen, die mit und ohne Belastung mit im wesentlichen gleicher Drehzahl laufen,
kann die Turbinendrehzahl bei Betrieb ohne Belastung auf etwa 10% der vollen Drehzahl
absinken, während bei Maschinen, bei denen mit der Belastung auch die Drehzahl absinkt,
die Turbinendrehzahl auf etwa 2 bis 411/o der vollen Drehzahl absinken kann.
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Wenn nun bei mit geringer Belastung laufender Brennkraftmaschine einer
der genannten Arten die Belastung plötzlich erhöht wird, muß mehr Brennstoff verbrannt
werden, was nur erfolgen kann, wenn der Verdichter der Maschine mehr Luft zuführt.
Er kann jedoch keine größere Luftmenge zuführen, falls nicht zunächst seine Drehzahl
dadurch erhöht wird, daß die Turbine einen größeren Strom von Abgasen aufnimmt,
was wiederum erfordert, daß die Maschine mehr Luft erhält, um in der Lage zu sein,
mehr Brennstoff zu verbrennen. Das Ergebnis ist ein sehr langsames Ansprechen der
Maschine auf eine größere Belastung.
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Dabei sprechen mit Funkenzündung arbeitende Maschinen noch langsamer
an als mit Selbstzündung arbeitende Maschinen (z. B. Dieselmaschinen), weil der
Bereich der Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bei Maschinen mit Funkenzündung
sehr klein ist, während er bei Dieselmaschinen groß ist. Wenn der Änderungsbereich
des Luft-Brennstoff-Verhältnisses groß ist, kann bei plötzlich auftretender Belastung
dieses Verhältnis schnell geändert werden, wodurch die Temperatur vor der Turbine
und damit der Druck vor der Turbine schneller erhöht wird, als wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis
sich nur in einem kleinen Bereich ändern kann.
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Ein weiteres Problem besteht bei Verwendung eines Abgasturboladers
für eine Brennkraftmaschine darin, bei niedriger Maschinendrehzahl ein hohes Drehmoment
und über einen annehmbaren Drehzahlbereich ein konstantes Drehmoment zu entwickeln.
Hierzu ist versucht worden, mittels einstellbarer Turbinendüsen oder durch Verwendung
einer unwirtschaftlichen und nur teilweise wirksamen Nebenauslaßregelung Abhilfe
zu schaffen. Jedoch führt eine derartige, Ausführung notwendigerweise zu einem Verlust
von Abgasen, so daß die Turbine nur einen Bruchteil der verfügbaren Energie der
Abgase ausnutzt. .
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Es ist bei Abgasturboladern für Einspritzbrennkraftmaschinen, die
einen- großen Drehzahlbereich haben und mit stark veränderlichen Belastungen arbeiten,
bekannt, den Durchtrittsquerschnitt , des Leitapparates der Abgasturbine zu steuern,
derart, daß mit abnehmender Maschinendrehzahl die Turbinendrehzahl und damit der
Ladedruck nicht in unerwünscht starkem Ausmaß absinken und mit steigender Maschinendrehzahl
ein Anstieg der Turbinendrehzahl über die zur Erzielung eines bestimmten höchsten
Ladedrucks ausreichende Drehzahl hinaus verhindert wird.
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Diese Steuerung auf der »heißen« Seite ist jedoch insbesondere deswegen
nachteilig, weil für die Lagerang der einstellbaren Organe eine Kühlung vorgesehen
werden muß, die vergleichsweise kompliziert auszuführen ist. Aber auch abgesehen
von der notwendigen Kühlung ist eine solche Steuerung kompliziert im Aufbau und
störanfällig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten
Ausführungen einen Abgasturbolader der einleitend genannten Art zu schaffen, bei
dem einerseits die Drehzahl des Verdichters bei Arbeiten der Maschine ohne Belastung
nicht in unerwünscht großem Ausmaß absinkt und bei dem andererseits bei zunehmender
Belastung ein schnelles Absprechen der Maschine gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verdichter
mit an sich bekannten verstellbaren Eintrittsleitschaufeln zum Ändern des Eintrittsdralles
in der Drehrichtung des Verdichters versehen ist, ein mit dem Drosselorgan und/oder
der Brennstoffzufuhr der Brennkraftmaschine gekoppeltes Organ zum Steuern der Stellung
der Eintrittsleitschaufeln vorhanden ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist,
die den Einstellwinkelbereich der Eintrittsleitschaufeln abhängig von dem Abgasstrom
und damit im wesentlichen von der Brennkraftmaschinendrehzahl derart begrenzt, daß
der Leistungsbedarf des Verdichters das Hochfahren der Turbine beim Beschleunigen
der Brennkraftmaschine nicht behindert.
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Es ist bekannt, einstellbare Leitschaufeln für Verdichter oder Lader
zu verwenden, bei denen die von ihnen versorgte Kraftmaschine mit nahezu konstanter
Drehzahl läuft oder der Verdichter von der Kraftmaschine angetrieben wird.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung werden die vorerwähnten Nachteile,
die bei den bekannten Ausführungen zufolge der an der »heißen« Seite des Abgasturboladers
erfolgenden Steuerung auftreten, vermieden. Weiterhin wird erreicht, daß die Wirbelkomponente
der in das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers eintretenden Luft so geregelt
wird, daß der Abgasturbolader zu allen Zeiten in einem Drehzahlbereich arbeitet,
der oberhalb von etwa ein Drittel der vollen Drehzahl liegt. Während des Leerlaufs
z. B. einer Vierzylindermaschine, bei dem keine wesentliche Ventilüberlappung vorhanden
ist, kann der Verdichter als Turbine betrieben werden, die das Druckgefälle zwischen
dem Atmosphärendruck und dem unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck in der Einlaßverteilerleitung
der Maschine ausnutzt, oder der Verdichter kann, wenn es nicht erforderlich ist,
der Turboverdichterwelle Energie zuzuführen, mit einem Druckverhältnis arbeiten,
das den Wert Null oder einen sehr niedrigen Wert hat, so daß die Energie der Abgase
nur die Reibungsverluste zu überwinden braucht, um eine ausreichende Drehzahl des
Abgasturboladers aufrechtzuerhalten. Auf Grund dieser beträchtlich höheren Arbeitsdrehzahl
kann der Abgasturbolader seine Arbeitscharakteristik sehr rasch ändern, ohne daß
eine große Änderung seiner Drehzahl erfolgt.
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Dadurch, daß eine Verminderung der positiven Wirbelkomponente (d.
h. in der Drehrichtung) der in den Verdichter eintretenden Luft gleichzeitig mit
der Einführung von zusätzlichem Brennstoff durch eine Einstellung des üblichen Vergaser-
oder Brennstoffeinspritzsystems vorgesehen wird, ändern sich die gegenseitigen Wirkungen
des Abgasturboladers und der Maschine sehr schnell, wobei der Verdichter
ein
zunehmendes Druckverhältnis liefert, indem er mit einem negativen Druckverhältnis
(entsprechend dem Arbeiten des Verdichters als Luftturbine) oder mit einem geringen
positiven Druckverhältnis beginnt, während die Maschine augenblicklich mehr Antriebsenergie
für die Turbine in Form von mehr und heißeren Abgasen zuführt. Bei dieser Arbeitsübertragung
braucht sich die Abgasturboladerdrehzahl nur verhältnismäßig wenig zu ändern, wodurch
die Trägheitsnacheilung auf ein Minimum herabgesetzt wird und so von keiner nennenswerten
Auswirkung ist.
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Der große Änderungsbereich der Wirbelbewegung, die der in den Verdichter
eintretenden Luft erteilt wird, und damit die große Änderung des Ausströmwinkels
führt jedoch zu Problemen hinsichtlich richtigen Eintritts der Strömung in die Beschaufelung
des Verdichterlaufrades.
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Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, besitzt bei einer Ausführungsform
der Erfindung der Verdichter an der Eintrittskante und der Austrittskante offene
Hohlschaufeln, die von einer saugseitigen und einer druckseitigen Wand gebildet
sind, die zwischen sich einen Durchgang begrenzen, durch den Luft von der Eintritts-
zur Austrittsseite der Schaufeln strömt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ragt bei jeder Verdichterschaufel
die Eintrittskante der in der Drehrichtung des Verdichters hinteren Schaufelwand
entgegen der Richtung des Luftstromes über die Eintrittskante der vorderen Schaufelwand
hinaus, und die Austrittskante der vorderen Schaufelwand ragt in der Richtung des
Luftstromes über die Austrittskante der hinteren Schaufelwand hinaus.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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F i g. 1 ist eine Axialschnittansicht eines Abgasturboladers, an dem
die Erfindung verkörpert ist; F i g. 2 ist eine Stirnansicht der Verdichterseite
des Abgasturboladers teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt nach Linie 2-2
in F i g. 1; F i g. 3 ist eine Ansicht gegen die Eintrittsseite des Verdichterlaufrades;
F i g. 4 ist eine Teilansicht einer Abwicklung des Verdichterlaufrades; F i g. 5
ist eine schematische Darstellung, die insbesondere die Steuerelemente veranschaulicht.
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Der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellende Abgasturbolader
weist gemäß der Zeichnung ein starres, die Beanspruchungen aufnehmendes Gehäuse
auf, das von zwei Aluminiumgußteilen 2 und 6 mit je einem Lagergehäuse 4 bzw. 8
gebildet ist. In den Lagergehäusen 4 und 6 sind der Rotor 62 des Verdichters, der
als Umlaufverdichter dargestellt ist, bzw. der Rotor 56 der Turbine auf zweckentsprechende
Weise gelagert. Der Gehäuseteil 6 hat im wesentlichen die Form eines Speichenkörpers
und ist an den Gehäuseteil 2 durch Bolzen 10 befestigt. Ein Metallblechzylinder
12, der einen zwischen die Gehäuseteile 2 und 6 geklemmten Flansch 16 besitzt, stützt
einen ringförmigen Metallblechteil 14 ab, der in seiner Lage durch Schrauben
18 gehalten wird. Der Zylinder 12 ist auf einen konzentrischen Füllkörper
20 aufgeschrumpft, in dem ein Füllkörper 22
(durch einen nicht dargestellten
Haltestift) gehalten ist. Die Füllkörper 20 und 22 bestehen aus wärmefestem Material,
z. B. Keramik, und sind lediglich deswegen getrennt, um den Zusammenbau zu erleichtern.
Auf der Verdichterseite ist ein Füllkörper 36 vorgesehen, welcher die Luftdurchgänge
teilweise begrenzt. Der Füllkörper 36 ist an dem Gehäuseteil 2 befestigt und besteht
zwecks Gewichtsersparnis aus einem wärmefesten Kunststoff zweckentsprechender Art.
Der Füllkörper 36 bildet zusammen mit den ihm benachbarten Flächen der Füllkörper
20 und 22 einen sich radial erstreckenden schaufellosen Diffusor 38, der die verdichtete
Luft in eine Schnecke 39 fördert, aus welcher sie über eine Verbindungsleitung
40 (F i g. 2) in die Einlaßverteilerleitung der Brennkraftmaschine abgegeben
wird. Das Verhältnis des Austrittsdurchmessers des schaufellosen Diffusors 38 (an
seiner Abgabestelle in die Schnecke 39) zu seinem Eintrittsdurchmesser (am Umfang
der Abgabe der Luft aus dem Laufrad) hat vorzugsweise einen Wert von wenigstens
2,0.
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Zwischen der Wandung des Gehäuseteiles 2 und dem Füllkörper
36 ist ein Wirbelfiußdurchgang 42
für die Luft geschaffen, wobei die
Strömung von dem ringförmigen Einlauf 44, der mit der Atmosphäre oder einem
Luftfilter in Verbindung steht, radial nach innen verläuft und für den Eintritt
in die Verdichterlaufradbeschaufelung in axialer Richtung abgelenkt wird. In dem
Durchgang 42 sind einstellbare Leitschaufeln 46 angeordnet, um der eintretenden
Luft eine gewünschte Wirbelkomponente zu erteilen. Die Leitschaufeln 46 werden von
einzelnen Wellen 48 getragen, die in dem Gehäuseteil 2 gelagert und an ihrem
äußeren Ende mit Kettenrädern 50 versehen sind, über die eine Kette 52 geführt ist
(F i g. 2). Eines der Kettenräder 50 ist mit einem Arm 54 versehen, der mit einer
Steuervorrichtung verbindbar ist.
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Zufolge der einstellbaren Änderung der Wirbelkomponente der in den
Verdichter .eintretenden Luft sind die Abweichungen des Anströmungswinkels von dem
Eintrittswinkel der Laufradschaufeln beträchtlich größer, als sie für eine übliche
Schaufelausbildung zulässig sind. Der Bereich der Wirbelstärke am Eintritt, d. h.
das Produkt aus der Umfangskomponente der absoluten Geschwindigkeit der eintretenden
Luft an irgendeinem Radius und der Umfangsgeschwindigkeit der Eintrittskante des
Laufrades an dem gleichen Radius kann von einem negativen Wert bis zu einem positiven
Wert schwanken, der in manchen Fällen den Wert der Wirbelstärke am Laufradaustritt
übersteigen kann. Die Wirbelströmung wird in dem sich radial erstreckenden schaufellosen
Durchgang 42 durch die Leitschaufeln 46 derart erzeugt, daß die Wirbelstärke
an irgendeinem Radius der Eintrittskante der Laufradbeschaufelung konstant ist.
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Um trotz der obengenannten Abweichungen eine glatte Strömung zwischen
den Laufradschaufeln vom Eintritt bis zum Austritt des Laufrades zu erhalten, ist
gemäß der Erfindung eine Ablenkung der Strömung mittels Grenzschichterregung vorgesehen.
Um eine Grenzschichterregung herbeizuführen, muß eine Druckquelle oder eine Drucksenke
vorhanden sein. Gemäß der Erfindung wird der Umstand vorteilhaft ausgenutzt, daß
in einem Zentrifugallaufrad eine Drucksenke an der Hinterseite der Laufradschaufel
vorhanden ist. Die Ausbildung der Laufradschaufeln ist folgende: Die am Laufradeintritt
vorhandene Strömung ist zufolge des Vorhandenseins der Leitschaufeln 46 und der
beträchtlichen radialen Erstreckung des
Durchganges 42 eine freie
Wirbelströmung, bei welcher das Produkt aus der Umfangskomponente der absoluten
Strömungsgeschwindigkeit und dem Abstand von der Drehachse konstant ist. Gleichzeitig
ist nahe dem Laufradeintritt eine stark gekrümmte Strömung in der Meridianrichtung
vorhanden, deren Meridiankomponente mit dem Abstand von der Drehachse, d. h. mit
dem Radius zunimmt.
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Wenn angenommen wird, daß eine Ausführung mit dünnen Laufradschaufeln
und optimalem Wirkungsgrad für einen gewählten Betriebszustand geschaffen werden
soll, dann ist zunächst der Verlauf des Eintrittswinkels längs der Eintrittskante
unter Berücksichtigung des Obengesagten zu bestimmen, und wenn der Krümmungsradius
des Eintrittsdurchgangs klein ist, ist es erforderlich, daß der Schaufeleintrittswinkel
an der Schaufelspitze größer als an der Nabe ist. Bei Verwendung schraubenförmiger
radialer Schaufeln wird der gewünschte Verlauf des Eintrittswinkels dadurch erhalten,
daß die Eintrittskanten der Schaufeln verlängert werden, wie dies in F i g. 3 und
4 bei 67 angedeutet ist, so daß die Eintrittskanten auf einem Kegel um die Drehachse,
statt in einer radialen Ebene liegen. Axiale Abschnitte des Eintrittsdurchganges
sind so gekrümmt, daß die Mittelpunkte der Krümmungsradien der äußeren und inneren
Begrenzungswände dieser Abschnitte auf einem solchen Kegel liegen. Dann verlaufen
die Schaufeleintrittskanten rechtwinklig zu den Wänden des Durchgangs, was zu einem
hohen Wirkungsgrad führt.
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In der Praxis sind dünne Schaufeln für die gewünschten beträchtlichen
Änderungen der Wirbelstärke ungünstig, da sie nur in einem engen Bereich der Wirbelstärke
einen guten Wirkungsgrad ergeben.
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Jedoch kann eine dünne Schaufel dieser Art als Mittelfläche einer
dicken Schaufel angesehen werden, die durch das Hinzufügen von Material auf beiden
Seiten dieser Fläche aufgebaut ist, wobei die Dicke so aufgebaut wird, daß die maximale
Dicke vorzugsweise nicht kleiner als 10 und nicht größer als 35% der Schaufelsteigung
ist, in der gleichen Entfernung von der Laufradachse gemessen. Die maximale Dicke
sollte etwas stromabwärts vom Mittelpunkt der Schaufel vorhanden sein.
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Als nächstes wird die so geschaffene dicke Schaufel sowohl an ihrer
Eintrittskante als auch an ihrer Austrittskante abgerundet. Dadurch wird eine massive
Schaufel erhalten, die, wie in F i g. 4 veranschaulicht, eine abgerundete Eintrittskante,
wie sie durch die gestrichelte Linie 116 angedeutet ist, und eine abgerundete
Austrittskante, wie sie durch die gestrichelte Linie 115 angedeutet ist,
aufweist. Zwischen diesen abgerundeten Kanten entspricht die Schaufel auf ihrer
konkaven Seite der konkaven Seite des Schaufelabschnitts 68 und auf ihrer konvexen
Seite der konvexen Seite des Schaufelabschnitts 66 (F i g. 4).
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Als nächstes wird die Schaufel hohl gemacht. Danach wird am Eintrittsende
und am Austrittsende der Schaufel je eine Öffnung geschaffen, wie sie in den F i
g. 3 und 4 bei 117 und 118 gezeigt sind. Die Öffnung 117 wird so ausgebildet, daß
die Eintrittskanten 67 und 69 der entsprechenden Schaufelabschnitte 66 und
68 an jedwedem Radius in einer Fläche enden, die zur Eintrittsfläche des
Strömungsdurchganges ungefähr rechtwinklig verläuft. Dadurch ragt die Eintrittskante
67 des in der Drehrichtung des Verdichters hinteren Schaufelabschnitts 66
entgegen der Richtung des Luftstromes über die Eintrittskante 69 des vorderen Schaufelabschnitts
68 hinaus. Die Eintrittskante 67 liegt, wie bereits erwähnt, auf einem Kegel um
die Drehachse und verläuft rechtwinklig zu dem Luftstrom. Dagegen verläuft die Eintrittskante
69 des vorderen Schaufelabschnitts 68 radial (oder angenähert radial) und ebenfalls
rechtwinklig zu dem auf sie auftreffenden Luftstrom.
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Die Öffnung 118 an dem Austrittsende der Schaufel ist derart ausgebildet,
daß die Austrittskante des Schaufelabschnitts 68 in Richtung des Luftstromes über
die Austrittskante des Schaufelabschnitts 66 hinausragt, so daß das Ende der letzteren
Kante auf einem Radius von der Drehachse liegt, der kleiner als der Radius der ersteren
Kante ist. Dadurch enthält jede Verdichterschaufel zwischen ihren Begrenzungsabschnitten
66 und 68 einen Durchgang, der bei 117 einen Eintritt und bei 118 einen Austritt
hat. Die Strömung relativ zu dem Laufrad hat zwischen den Schaufelabschnitten 66
und 68 einer einzelnen Schaufel S-förmigen Verlauf, während sie zwischen benachbarten
Schaufeln nur eine einzige Krümmung hat.
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Das Ergebnis dieser Ausbildung ist, daß auf Grund der Zentrifugalwirkung
bei 119 (F i g. 4) eine Drucksenke vorhanden ist, die eine Strömung in die Öffnung
117 hinein, zwischen den Schaufelabschnitten 66 und 68 hindurch und
aus der Öffnung 118
heraus erzeugt. Demzufolge erfolgt eine Ablenkung der
Strömung bei 117, die erforderlichenfalls eine Ablenkung des zwischen den
Schaufeln hindurchgehenden Stromes bewirkt, so daß längs der konkaven Seite des
Schaufelabschnitts 66 eine erregte Grenzschicht erzeugt wird. Diese Seite
des Schaufelabschnittes 66 ist es, auf der bei unrichtigem Strömungswinkel ein.
Ablösen der Strömung von der Schaufel eintritt.
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Auf Grund der induzierten Strömung eines Teiles der Luft durch die
Durchgänge zwischen den Schaufelabschnitten 66 und 68 hindurch wird auch bei ungünstigen
Strömungswinkeln der zwischen den Schaufeln hindurchgehende Strom derart abgelenkt,
daß er zwischen den Schaufeln glatt hindurchgeht. Unter den normalen Bedingungen,
für welche die Schaufeln ursprünglich entworfen sind, sind die Winkelbeziehungen
natürlich richtig, und die Durchgänge innerhalb der einzelnen Schaufeln zwischen
ihren Abschnitten haben keine nachteilige Wirkung.
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Hinsichtlich eines zeitweiligen Arbeitens des Verdichterrades als
Turbinenrad ergeben sich weitere Probleme für die Ausführung. Damit eine Turbine
einen guten Wirkungsgrad hat, muß sie mit einem ziemlich hohen Wert des Verhältnisses
der Schaufelumfangsgeschwindigkeit mit Bezug auf die Ausstoßgeschwindigkeit (ulc)
arbeiten. Da die Turbinenwirkung des beschriebenen Verdichterrades am Schaufeleintritt
konzentriert ist, muß die Umfangsgeschwindigkeit am Eintritt hoch sein, um eine
zufriedenstellende Turbinenleistung zu erzielen. Es ist somit von Vorteil, das Verdichterrad,
das eine Eintrittsringfläche mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser hat, derart
auszubilden, daß der mittlere Quadratwert des inneren und des äußeren Eintrittsdurchmessers
ungefähr 55 bis 60% des Austrittsdurchmessers des Laufrades wird. Gleichzeitig ist
es erwünscht, daß die radiale Erstreckung der
Schaufel am Eintritt
nicht mehr als 30% des mittleren Eintrittsdurchmessers beträgt.
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf F i g. 5 bei Verwendung
bei einem Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine E mit Funkenzündung beispielsweise
erläutert.
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In F i g. 5 ist der Abgasturbolader zwar nur teilweise wiedergegeben,
jedoch hat er die oben beschriebene Ausbildung. Der die Leitschaufeln 46 steuernde
Arm 54 ist über einen Lenker 130 und einen Winkelhebel 132 mit einem Beschleunigerpeda1134
verbunden, das von dem Fuß des Fahrzeugführers niedergedrückt werden kann. Wenn
das Beschleunigerpedal 134 nicht betätigt wird, befinden sich die Schaufeln 46 in
der Schließstellung, d. h., sie sind dann derart angeordnet, daß dem eintretenden
Luftstrom eine maximale Umfangskomponente erteilt wird, so daß eine antreibende
Stromkomponente für das Verdichterlaufrad erzeugt wird, das unter diesen Bedingungen
als Turbinenrad arbeitet und dadurch dazu beiträgt, eine annehmbare Drehzahl der
Turbinen-Verdichter-Einheit aufrechtzuerhalten. Die Maschine E befindet sich dann
im Leerlaufzustand, in welchem in der Einlaßverteilerleitung und daher an dem von
dem Durchgang 40 gebildeten Verdichteraustritt ein unter Atmosphärendruck liegender
Druck herrscht.
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Zwischen dem Verdichteraustrittsdurchgang 40 und der mit
140 bezeichneten Einlaßverteilerleitung der Maschine E ist ein Venturirohr
136 angeordnet, das als Teil eines Vergasers Brennstoff aus einer Vergaserkammer
138 ansaugt, die Brennstoff aus einer mit der Brennstoffpumpe verbundenen
Leitung 139 empfängt. Ein Zylinder der Maschine E ist bei 144 und die Ausgangssammelleitung
bei 142 angedeutet. Die Zündeinrichtung ist nicht dargestellt. Ein Regelorgan 146
ist vorgesehen, das eine Membran 148 und über und unter dieser Kammern aufweist,
von denen die obere Kammer über eine Leitung 150 mit der engsten Stelle des Venturirohres
136 und die untere Kammer über eine Leitung 152 mit dem Verdichteraustrittsdurchgang
40 verbunden ist. Ein verschiebbar gelagerter Schaft 154, der mit der Membran 148
verbunden ist, steuert einen Hebel 156, der mit einem in der Bewegungsbahn des äußeren
Endes des Armes 54 liegenden Anschlagnocken 158 versehen ist. Im Leerlauf der Maschine
E hat der Anschlagnocken 158 seine größere Begrenzungswirkung auf die Bewegung des
Armes 54, so daß ein mehr als teilweises Öffnen des Durchganges 42 durch die Leitschaufeln
46 mechanisch verhindert wird.
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Zur Erhöhung der Ausgangsleistung der Maschine E drückt die Bedienungsperson
das Pedal 134
nieder, wodurch die Leitschaufeln 46 in eine Stellung
bewegt werden, in welcher sie den Durchgang 42 mehr öffnen, wobei diese Bewegung
durch den Anschlagnocken 158 begrenzt wird. Durch diese Bewegung der Leitschaufeln
46 wird die Wirbelkomponente des in das Verdichterlaufrad eintretenden Luftstromes
vermindert, während das Druckverhältnis des Verdichters und der Luftstrom in die
Einlaßverteilerleitung 140 der Maschine E vergrößert werden. Die Brennstoffzufuhreinrichtung
fördert mehr Brennstoff in die Maschine E, womit deren Ausgangsleistung erhöht wird.
Dadurch werden der Energiegehalt und die Menge der Auspuffgase vergrößert, wodurch
wiederum die Eingangsleistung an der Turbine erhöht wird. Wenn der geschilderte
verstärkte Luftstrom vorhanden ist, wird der Anschlagnocken 158 derart verschwenkt,
daß ein weiteres Öffnen der Leitschaufeln 46 möglich ist. Diese Wirkung ist progressiv,
jedoch kann sie in sehr kurzer Zeit erfolgen, so daß die Maschine E ohne merkliche
Verzögerung gewünschtenfalls auf volle Ausgangsleistung und volle Drehzahl gebracht
werden kann, was zu einem vollen Antrieb der Turbine und dazu führt, daß das maximale
Druckverhältnis des Verdichters entwickelt wird, wobei die Wirbelkomponente der
eintretenden Luft auf Null reduziert oder die Luft sogar in einen Zustand gebracht
wird, in welchem die Wirbelkomponente umgekehrt wird und entgegengesetzt zu der
Drehung des Verdichterlaufrades verläuft. Die Funktion des Anschlagnockens 158 besteht
darin, zu verhindern, daß der Verdichter mehr Luft abzugeben sucht, als die Maschine
E in der Anfangsphase ihrer Beschleunigung anzusaugen vermag.
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Wenn die Ausgangsleistung herabgesetzt werden soll, wird das Beschleunigerpedal
134 freigegeben, wodurch ein umgekehrter Ablauf der Arbeitsvorgänge hervorgerufen
wird. Der Anschlagnocken 158 oder ein äquivalentes Organ wird nur für Maschinen
mit großem Drehzahlbereich benötigt. Bei kleiner Drehzahl kann die Maschine nur
eine kleine Luftmenge ansaugen, und wenn die Leitschaufeln 46 plötzlich voll geöffnet
würden, würde eine heftige Pulsation in dem Verdichter auftreten, wodurch so viel
Energie absorbiert würde, daß die Turbine absacken würde. Der Anschlagnocken 158
begrenzt das Öffnen der Leitschaufeln 46 derart, daß der Verdichter einen maximalen
Luftstrom ohne Pulsation und ohne übermäßigen Energieverbrauch abgeben kann.
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Eine ähnliche Einrichtung kann bei einer Dieselmaschine verwendet
werden.
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Bei Dieselmaschinen, die stets mit einem beträchtlichen Luftüberschuß
arbeiten und bei denen es im Gegensatz zu mit Funkenzündung arbeitenden Maschinen
nicht erforderlich ist, das Luft-Brennstoff-Verhältnis ungefähr konstant zu halten,
kann die Brennstoffzufuhr unmittelbar geregelt werden, und jedwede für diesen Zweck
erfolgende Steuerbewegung kann zur Betätigung der Leitschaufeln 46 ausgenutzt werden,
solange die Verknüpfung zwischen der Brennstoffzufuhrregelung und der Leitschaufeleinstellung
derart ist, daß der Abgasturbolader in der beschriebenen Weise mit der gewünschten
genügend hohen Drehzahl arbeitet.