DE1451895A1

DE1451895A1 - Turbolader,insbesondere fuer eine Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE1451895A1
Application number: DE19641451895
Authority: DE
Inventors: Dreesen Glen Edward; Evans Lawton P
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1964-03-13
Filing date: 1964-03-13
Publication date: 1969-07-10
Also published as: GB1011716A

Description

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OAIEBPIUiAB TBACIOB CO., San Leandro» Kalifornien, V.St.ν.Α. Turbolader» insbesondere für eine Verbrennungsmaeohine.

Sie Erfindung betrifft einen Turbolader und .insbesondere eine Einrichtung, welche bewirkt, daß der Turboladerausgang den Anforderungen des Motors entspricht.

Turbolader, die eur förderung von Luft zur Bildung eines Verbrennungegemiseh.es dienen, welches in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, haben eine unerwünschte Eigenheit, welche bei niedrig-tourigem Lauf der Maschine auftritt und mit Pumpen bezeichnet wird. Dieses Pumpen, welohes eine schnelle Schwankung des statischen Druckes im Kompressor ist, wird von dem bei niedriger Motordrehsahl auftretendem niedrigem Luftverbrauch verursacht· Wenn der Druck im Kompressor ansteigt, weil der Motor nioht alle vom Kompressor gelieferte Luft verbraucht, dann überschreitet der Druck im Kompreasorgehäuse den totalen Luftdruck im Diffusor und daraus ergibt sloh eine Umkehr der 3trbmungsriohtung der Luft, Dies verursacht wiederum einen Drueki abfall im Kompressorgehäuse, der jedoch durch normale Kompreeeorwirkungewelee schnell wieder abgebaut wird, bis er wieder einen solchen Wert erreicht, dafi die LuftstrtJmungsrichtung sieh umkehrt· Die folge dieser Torgänge bewirkt, daO die Luft

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dem Motor in Schüben augeführt wird, woraus sich eint weniger wirksame Motorenarbeitsweise ergibt* Ss ist tin Ziel der Irfindung einen Turbolader zu schaffen, bei dem bei niederen Motordrehzahlen dieses Pumpen nicht auftritt. Sin weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung» durch welche die Diffusorf lache in der Kompreesoretufe eines Turboladers verändert wird, um die Luftströmung entsprechend den Bedürfnissen des Motors zu regeln.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines die Luftzufuhr au einem Verbrennungsmotor erhöhenden Turbolader, welcher über einen weiten Drehzahlbereich des Motors wirkungsvoll arbeitet und somit für eine große Anzahl verschiedener Motoren verwendbar 1st.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbtispielea anhand der Zeichnung. In dieser zeigen)

Fig« 1 eine Seitenansicht eines Turbolader·» dessen Korn-

pressorstufe im Schnitt gezeigt ist» während die Turbinenstufe nur angedeutet ist, um ihre Lage bezüglich der Kompressorstufe zu zeigen und

JTIg. 2 einen Teileohnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, weloher die Vorrichtung sur Veränderung der liffusorfl*oh· deutlicher «eigt.

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1« ganeen Der in fig. 1. der Stiehnung dargestellte Surtoolader waist «int / alt 11 beseiehnete furtoineneinheit und eint XoapreMereinheit AVUT₉ «sieb* Im gin·«! alt; 12 beieiehnet istf die leiden itttfen sind durofc ti* «tat einea Stück bestehendes den&use 1| >«r* ¥uftA«a_t ifl vtlih« tin· ViUi H drehbar ftlagtrt itt. Di· ¥•11· U il«at dtr f«atlnMBtn H«at»ruBi tin·· %·1 16 darftttillttn furtinenrad·· und tin·· KornfKuormd·· 17«

3)*r turb*l»d«r wirkt In bekannter V«i··! Λλλ furbinenrad 16 wird ron Atii Au«ruffca««n ein·· VeArennvutifmotor· magetriebe welekt duroh einen Kinlal 18 eintraten, auf AIo Bohaufeln de· furiinenrade· auftrefftn und daeeelbe in eehnelle Drehun« rereeteea. Dann etrömtn dit Auspuffe*·* duroh «int »ei tO an^edeuttte Aualalöffnun« naoh auSen. Dl« Drehung de· tmx^ine re.de· 16 wird über Ait Veil· 14 auf da· Koaproeorrad 17 übertragen, deeeen Aufgab· darin be·tent, Außenluft duroh •inen linlaJ 19 iu aaugen und «ie radial naoh auSen dureh •int mtlaAungaeffnung aa Punkt 21 aueiutreiben, ron we au· ■ie duroh «in· nioht g« -eigtt Leitung Aea Aneaugrohr dee Terbrennungmotora eugeführt wird·

Sin feat angeordneter Leitring 22 und «in ein·teilbarer Leitring 23 bilden Eusaaaen einen Diffuaorkanal 24» duroh welchen die vom Koapreaeorrad 17 angesaugte Luft atröat. Ser Leitring 22 ist fest mit dem Korapreseorgehttu·· 26, beispielsweise

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mitttlt Köpftohraubtn 17, btftttlgt und bildet mit diceem tin« inntr· Kaamcr 28· SIa beiepielaweiae mltttla Kopfeohraubta 51 ta ftehttuee 26 befeetigtee Einlaßteil 29 bcgrenit dtn XIn-

laß 29 und bildtt «in« einrichtbare Halterung für den Ring Dtr innert feil dt· XlnlaSteilee 29 dient AXt Halttrim« für dtn elntttllbaren Ltitrin« 25« Xin auf dltttoi inntrtn feil autgtbildtttt gewinde J2 in Form τοη Mehreren Sthraubtnlinitn-Stgmtnten itt ait dta einetellbtren Leitring 25 derart rerbunden, dai dereelbe eioh drehen kann. Sie 8ohraubenlinien«-8egaente 92 ftthren den Hing 25 tuf. den Hing 22 iu, wenn der einriohtbare Sing in einer liohtung gedreht wird und entfernen ihn το« feil 22 wenn der eintttllbtre Ring in der anderen Xiohtung gedreht wird« Semit ergibt eint Drehung dee lieget 25 tint Terindtrung der Abmietungen dee Diffueorkanalee 24. Venn ein Ho tar mit normaler Drthiahl läuft, dann verbraucht «tr eoriel Luft tür Verbrennung* dal dat Xatetthtn einet tibermattigen Brmeket in 4tr Kaamtr 28 verhindert wird· Venn iedooh die Irihiahl dte Nttort verringert wird, btiepitleweiet nenn er unter eohwertr lelaetung arbeitet, aber die Srehsahl dee Xtairtettrraiet 17 nicht proportional daiu verringert wird, dann wird mehr Luft durch den Kanal 28 durch die Diffutorflftehe geliefert! alt der Motor verbrauchen kann. Dita reaultitrt im Aufbau tinte Übtrdruokte im Kanal 28 bit dleeer Druck eo groB wird, dafl durch den Einlafi 19 keine Luft mehr hereinkommen kann. Xn dieeea Aufgenbliok findet eine Umkehr

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der Luftströmung statt und bewirkt einen Druckabfall Ih Kanal 28 wodurch das Pumpen entsteht.

ffeaäfl fig. 2 ist eine von dem niohtgeseigten Motor angetriebene Pumpe 33 vorgesehen, wie a.B. die Bremmstoffpumpe oder die ölpumpe, welche durch eine Leitung 34 einen Zylinder 36 hydraulische Strömungsmittel euführt. Dae in den Zylinder 36 eintretende Strömungsmittel übt auf einer Seite des Druckkolbens 37 gegen die Vorspannung einer feder 38 einen Druok aus. Sine Kolbenstange 39 verbindet den Kolben 37 alt einem Ge Lenketück 41, welches wie gezeigt z.B. mittels eines Kugelgelenkes mit dem Leitring 23 drehbar verbunden ist. Da die Pumpe 33 vom Hotor angetrieben wird, ist die vom Kolben 37 ausgeübte hydraulische Kraft proportional der Motordrehsahl. Sine verminderte Motordrehzahl verringert den hydraulischen Druck auf den Kolben 37» wodurch die feder 58 den Kolben nach links drücken kann. Wenn sich, wie in Hg. 2 gezeigt ist» der Kolben 37 nach links bewegt, so ergibt dies eine Drehung des Leitringes 23 im Öegenuhraeigersinne, wodurch der Ring in Hiohtung auf den festen Leitring 22 sui bewegt wird·

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I In flg. 1 deutet die strichpunktierte Linfe 42 die Stellung an, welche der Hing 23 bei niederer Motorirehsahl einnimmt. Man sieht» daj| der Diffusorkanal 24 sein·! kleinste öffnung hat wenn die Ä&tordrehsahl niedrig ist, u|ä daj er Beins größte öffnung hat, wenn die MotordrehssJa hoch ist» wobei Al·

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dazwischen liegenden Werte im wesentlichen einander proportional sind. Wenn der Diffusorkanal 24 bei niedriger» Motordrehsahl verkleinert wird, wird die Geschwindigkeit der durch den Kanal strömenden Luft erhöht werden um den Druck in der Filii ι 28 zu halten, während das Volumen der durchströmenden Luft geringer wird* Der Motor kann dann bei niedrigerer Srehsahl arbeiten, ohne daß das unerwünschte Pumpen auftritt'·

Die Fähigkeit des Kompressors gemäß der Erfindung einem Motor Luft in solchen Mengen zu liefern, wie sie den Hotorbedingungen entspricht, gestattet es einen Turbolader bei einer großen Vielzahl von verschiedenen Mo tor größen und -typen zu verwenden. Hierdurch braucht man für Maschinen verschiedener Leistungen nicht Turbolader verschiedener Größen und verschiedenen Durchsatzvermugens vorzusehen.

Patentansprüchet

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Claims

1« TurfctlaAtr mit tintr Xomjrtttorvtll·, vtloht ktaxial in •In«· elntn L*fttinlai bllAtnAtn Othauat aagtordntt itt, gtktnnitlohntt dureh tint ftat angttrdnttt LtIt- «Atr aiffutortthtlbt und tint tinriohtbart Ltittdtr HLffuaoraefetibt, vtleht mit Atr ftfttn Sohtibt tlntn Dlffuttrkanal bildtt, dureh wtleht Alt τβη At« fomfrtttorrad angtaaugtt Luft tritt, und tint Ilnriohtung cur axialtn Ttrtohitiunf Atr tinriohtbartn 8ehtlbt in Abhingifktit τοη Strthmanlindtrttnctn Atf Mt tort»

I· furtolaAtr naoh Antpruoh 1» Aaduroh iikmmliibtt t ti AtJ Atr Lufttinlal *m CtafrtftorcthAuat angttrAjMt itt, und AaI tin« 1» »thluat ftttfthalttrtt LtIt- tdtr Uffuatnthtibt koaxial mit At« Kamyrtittrrad Torcttthtn itt, und Aat sfftnttiitr Atr ftttttthtnAtn Ltit- tAar Diffutortohtibt tint tinriohtbart LtIt- tdtr OiffueAretkfltt «it Abttand ungterdntt Itt und «It ditatr tlntn Biffuatrkanal bildtt, durth wtlohtn dit ro« KoMprtttorrad in da· Othluat Cf taugt· Luft tritt« und dai tint Haltt rung aur axialtn Ttrtohitbung dtr Sohtibt in Abhangtfktit ron ihrtr Winktltttllung Yorgttthtn 1st, und daS tint linriohtung rorgotthtn itt, wtlch· dlt Sohtibt in Abhftnglgktit τοη dtr Motordrthzahl in ihrtr Winktltttllung tlnriohttt.

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3. Turbolader nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einrichtbare Scheibe ein· gewindeartige Verbindung mit ihrem Sragteil aufweist, wtloh· sie in axialer Richtung auf die feststehende Scheibe zu verschiebt, wenn sie in einer Richtung gedreht wird, und sit in axialer Richtung von der festen Scheibe entfernt, wenn sie in der anderen Richtung gedreht wird, und daß ein· Einrichtung vorgesehen ist um die einrichtbare Scheibe zur axialen Bewegung zu drehen wenn sich die Motordrehzahl ändert, und zwar in dem Sinne, daß die Scheibe vorgeschoben wird, wenn die Motordrehzahl kleiner wird, und daß sie zurückgezogen wird, wenn die Motordrehzahl ansteigt.

4. Turbolader nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dit Einstelleinrichtung einen Zylinder mit einem federnd vorgespannten Kolben aufweist, Mittel zur Verbindung d·· Kolbens mit der einstellbaren Scheibe, eine vom Motor getriebene Pumpe und Mittel um Strömungsmittel unter Bruolc von der Pumpe dem Zylinder zuzuleiten.

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