DE2020266A1 - Regelvorrichtung fuer eine abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine,insbesondere Gasmaschine - Google Patents

Description

• Regelvorrichtung für eine abgasturboaufgeladene Brennkraft= maschine, insbesondere Gasmaschine.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für eine abgasturboaufgeladene Brennkraftmaschine, bei der an der Laden luftleitung zwischen Turbolader und Brennkraftmaschine ein Abblaseorgan, sowie am Eintritt der Ladeluft in die Brennkrafts maschine ein oder mehrere Drosselorgane - letztere zur Leistungs= regelung dienend - angebracht sind und insbesondere auf eine Gasmaschine mit Funkenzündung.
• Bei turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen mit Drosseiregelung gerät das Äufladegebläse bei plötzlichem Schließen des Drossel organes leicht in den unstabilen Bereich jenseits der Pump'grenze des Laderkennfeldes. Man kann das Pumpen des Laders durch Abbian sen von Ladeluft vermeiden und für die entsprechende Steuerung eines Abblaseorganes sind verschiedene Lösungen bekannt geworden.
• So ist es bekannt das Abblaseorgan durch den Druckunterschied vor und hinter dem Drosselorgan x), sowie in Abhängigkeit von der Ladeluftmenge xx) oder von der Leistungseinstellung der Brennkraftmaschine xxx) zu steuern. Allen diesen Lösungen haftet der Nachteil an, daß sie nicht berücksichtigen, daß es sich bei der Vermeidung des Pumpens eines Abgasturboladers um einen dynaS mischen Vorgang handelt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung des vorgenannten Nachteils.
• x) OS 1 451 996 xx) US-PS 2 559 623 xxx) US-PS 2 560 234 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Abblaseorgan und Drosselorgan derart über ein umgekehrt proportional zu seiner Betätigungsgeschwindigkeit nachgebendes Regelgestänge mitein= ander verbunden sind und daß das Abblaseorgan beim Schließen des Drosselorganes proportional zu dessen Schließgeschwindigkeit mehr oder weniger geöffnet wird, worauf eine Schließfeder das Abblaseorgan mit zeitlicher Verzögerung ganz oder teilweise wieder schließt.
• Durch diese Art der Regelung wird dem Umstand Rechnung getragen, daß der Abgasturbolader, insbesondere bei plötzlicher Wegnahme der vollen Maschinenbelastung und dem dadurch bedingten schnellen Schließen des Drosselorganes durch den Drehzahlregler der Maschi= ne, noch mit voller Drehzahl läuf und daß die Laderdrehzahl wegen des Massenträgheitsmomentes des Rotors nur langsam sinkt.
• Um zu verhindern, daß der Lader unter diesen Umständen in den Pumpbereich gerät, muß das Abblaseorgan entsprechend der noch vorhandenen hohen Laderdrehzahl zunächst weit geöffnet werden, um dann entsprechend dem allmählichen Absinken der Laderdrehzahl langsam ganz oder teilweise geschlossen £U werden. Der Offnungs= grad des Abblaseorganes bei geschlossenem Drosselorgan hängt davon ab, wieviel Luft in diesem Zustand noch zur Maschine ger langt und wie weit der Arbeitspunkt des Gebläses bei dieser Ladeluftmenge von der Pumpgrense entfernt liegt. Bei schnellem Schliew ßen des Drosselorganes um kleine Betrage tritt nur ein vorübergehendes Öffnen des Abblaseorganes auf, das solange andauert, bis sich die Laderdrehzahl auf den neuen Betriebszustand einige stellt hat. Fällt die Belastung Jedoch langsam um kleinere BeX träge, so öffnet das Abblaseorgan nicht, denn der Turbolader hat in diesem Fall genügend Zeit sich auf den neuen Belastungszustand einzustellen. Auf die vorstehend beschriebene Art und Weise wird bei allen Belastungsverminderungen das Pumpen des Turboladers mit Sicherheit vermieden Bei Belastungserhöhungen besteht keine Gefahr, daß der Turbolader in den Pumpbereich gerät.
• Die erfindungsgemäße Regelung des Abblaseorganes hat außerdem gegenüber den vorerwähnten bekannten Lösungen den Vorteil, daß sie weitgehend trägheitslos arbeitet, weil sie direkt von dem Drehzahlregler der Brennkraftmaschine betätigt wird.
• Vorteilhaft wird die nachgebende Stelle des Regelgestänges durch einen Ölkatarakt gebildet, der mit dem Schmieröl der Brennkraft= maschine arbeitet. Dadurch wird das Wiederauffüllen des Ölraumes des Kataraktes, das bei zunehmender Belastung erforderlich ist, ohne besonderen Aufwand ermöglicht.
• Eine weitere vorteilhafte Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß das A.bblaseorgan'gieichzeitig als Sicherheitsorgan ausgebildet ist. Ein solches Sicherheitsventil ist bei Gasmaschinen erforder= lich, um gefährliche brucksteigerungen zu vermeiden, die sonst in der ladeluftleitung im Falle der Bildung eines zündfähigen durch larmenrückschlag aus der Maschine entzündeten Gemisches auftreten konnten.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung teilweise schematisch dargestellt.
• Fig. 1 zeigt die gesamte Regelvorrichtung und die damit in Wirkungszusammenhang stehenden Teile einer Gasmaschine.
• Fig. 2 zeigt ein' als Sicherheitsventil ausgebildetes Abblaseorgan.
• Wie aus Pig. 1 ersichtlich ist, strömt die Ladeluft von dem Turbolader 1 durch den Ladeluftkühler 2 in Richtung der eingezeichneten Pfeile in die Ladeluftle4tung 3 und tritt in der Nähe des Drosselorganes 4 in die Gasmaschine ein, von der im wesen.
• lichen nur der Eintrittsstutzen 5 eines Zylinderkopfes mit dem 7 Gaseinlaßventil 6 und dem Gasregelventil dargestellt ist. Die Iintrittsstutzen 5 aller Zylinderköpfe der Gasmaschine bilden Fortsetzungen der Ladeluftleitung 3. Den Gasregelventilen 7 aller Zylinderköpfe wird das an der Stelle 8 eintretende als Brennstoff verwendete Gas über die Gasverteilerleitung 9 zugeführt, die ebenso wie die Ladeluftleitung 3 an der Gasmaschine entlang läuft. Der von der Gasmaschine angetriebene Drehzahlregler 10 verstellt in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine die Drosselorgane 4 und die Gasregelventile 7 mit Hilfe des zweiarmigen Hebels 11, der um den Punkt 12 schwenkbar ist. An den Enden des Hebels 11 und an den Drosselorganen 4 sind Verstell= glieder vorgesehen, die es gestatten Wege, Öffnungs- und Schließ2 punkte der Organe 4 und 7 zweckentsprechend einzustellen. An der Ladeluftleitung 3 ist das Abblaseorgan 13 angebracht, das die Feder 14 zu schließen sucht. Die Zugkraft der Feder 14 ist mit Hilfe der Schraube 15 einstellbar. Das Abblaseorgan 13 ist über Gestänge 16 mit dem Kolben 17 des Ölkataraktes 18 verbunden. Der Kolben 19 ist über das Gestänge 20 mit dem Hebel 11 verbunden.
• An dem Gestänge 20 ist im Punkt 21 der Anschlag 22 angelenkt, der mit dem Anschlag 23 des Kolbens 17 zusammenarbeitet. Dem Katarakt 18 wird an der Stelle 24 von der nicht dargestellten Schmierölpumpe der Gasmaschine Öl zugeführt, das über das einp stellbare Drosselorgan 25 in den Raum zwischen den Kolben 17 und 19 gelangt. Das überschüssige Öl fließt über das Druckhalteventil 26 an der Stelle 27 in den nicht dargestellten Öl sumpf der Gasmaschine ab.
• Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung des Abblaseorganes 13 ist die Welle 28, welche die das Abblaseorgan darstellende Drosselklappe trägt, in dem Flansch 29 gelagert, der mit Hilfe von Schrauben 30 und Federn 31 an der Ladeluftleitung 3 zur Anlage gebracht wird. Beim Auftreten einer abnormalen Druckerhöhung in der Ladeluftleitung 3 wird der Flansch mit dem Abblaseorgan 13 wie ein Ventilteller abgehoben, wobei die Federn 31 zusammene drückt werden. Durch die entstehende Öffnung kann sieh der Druck in der Ladeluftleitung 3 abbauen, wobei etwaige Flammen durch eine Schutzhaube 32 am Herausschlagen in den Maschinenraum ges hindert werden.
• Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist nachstehend beschrieben.
• Wird z.B. die Gasmaschine aus voller Belastung heraus plötzlich entlastet, so werden die Drosselorgane 4 durch den Drehzahlregler 10 aus der gezeigten oder einer noch weiter offenen Stellung ebenso wie die Gasregelventile 7 sehr schnell nahezu vollständig geschlossen. Dadurch wird der Kolben 19 nach links verschoben.
• Das in dem Katarakt 18 befindliche Öl kann nur langsam über das Ventil 26 zum Austritt 27 hin verdrängt werden, dwh. das Öl wirkt praktisch wie eine starre Verbindung zwischen den Kolben 17 und 19 und verschiebt den ersteren ebenfalls nach links.
• Dadurch wird das Abblaseorgan 13 geöffnet und die Fördermenge des, Turboladers 1 wird durch die Abbiasemenge auf einen Betrag erhöht, bei dem der Turbolader weit von der Pumpgrenze entfernt arbeitet. Inzwischen ist über das Ventil 26 mehr Öl abgeflossen als bei 25 zufließen kann, weil die Feder 14 den Kolben 17 nach rechts verschoben hat, wodurch eine entsprechende Menge Öl aus dem Katarakt 18 verdrängt wurde. Die Verschiebung nach rechts hört auf, sobald der Anschlag 23 an dem Anschlag 22 anliegt.
• Dabei kann der Anschlag 22 durch radiales Verstellen des Anlenkpunktes 21 in seiner Lage derart verändert werden, daß'das Abblaa seorgan 13 entweder ganz geschlossen wird oder noch etwas geöffæ net bleibt, so wie es die Charakteristik des Turboladers verlangt.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Regelvorrichtung für eine abgasturboaufgeladene Brennkraft= maschine, bei der an der tadeluftleitung zwischen Turbolader und Brennkraftmaschine ein Abblaseorgan, sowie am Eintritt der Ladeluft in die Brennkraftmaschine ein oder mehrere Drossel= organe - letztere zur Leistungsregelung dienend - angebracht sind, insbesondere für eine Gasmaschine mit Funkenzündung, dadurch gekennzeichnet, daß Abblaseorgan (13) und Drosselorgan ( 4) derart über ein umgekehrt proportional zu seiner Betätigungs= geschwindigkeit nachgebendes Regelgestänge miteinander verbunden sind, und daß das Abblaseorgan beim Schließen des Drosselorganes proportional zu dessen Schließgeschwindigkeit mehr oder weniger geöffnet wird, worauf eine Schließfeder (14) das Abblaseorgan mit zeitlicher Verzögerung ganz oder teilweise wieder schließt.
2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgebende Stelle des Regelgestänges durch einen Öl= katarakt (18) gebildet wir der mit dem Schmieröl der Maschine arbeitet.
3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das AbblaseorSan (13) als Sicherheitsventil ausgebildet ist.

   L e e r s e i t e