DE2316065A1

DE2316065A1 - Verbrennungsmotor mit abgasturbolader

Info

Publication number: DE2316065A1
Application number: DE2316065A
Authority: DE
Inventors: Seamus Gearoid Timoney
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1334818A; ES413190A1; US3869866A

Description

betreffend:
"Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader"

Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren mit einem Abgasturbolader, spezieller ein Verfahren zur Kontrolle der Zufuhr von Hilfsenergie zu einem Abgasturbolader, wie er bei Verbrennungsmotoren für deren Versorgung mit Ladeluft verwendet wird. Der Ausdruck "Ladeluft" für den Motor soll die Ladeluft für «jeden der Zylinder eines vielzylindrigen Motors beinhalten. "Hilfsenergie" soll jede dein !Turbolader zusätzlich zu den Abgasen des Motors zugeführte Energie beinhalten.

In einem Verbrennungsmotor ist die Abgasenergie eine Punktion der Leistungsabgabe und ist daher bei voller Brennstoffzufuhr

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proportional zur Motorendrehzahl. Daraus folgt, daß das Abgas bei niederen Drehzahlen energiearm Ast und deshalb die für den Turbolader zur Verfugung stehende Leistung gering ist. Als Folge davon wird unter diesen/Bedingungen in der herkömmlichen Motorenpraxis der Motor vom Turbolader mit wenig Luft von geringerem Druck versorgt. Um in den Abgasen Hauch zu vermeiden, ist es daher notwendig_t die Treibstoffzufuhr und damit den mittleren wirksamen Bremsdruck (mwbd) von turbogeladenen Dieselmotoren bei niederen Drehgeschwindigkeiten im Vergleich zu hohen Drehgeschwindigkeiten herabzusetzen.

Normalerweise wird dadurch eine Kompromißlösung geschaffen, daß im mittleren Drehgeschwindigkeitsbereich ein maximaler mwbd hergestellt wird. Es wurden viele Anordnungen vorgeschlagen, um die Versorgung mit Ladeluft zu verbessern und im unteren Drehgeschwindigkeitsbereich einen höheren mwbd in einem turbogeladenen Verbrennungsmotor zu erreichen, ohne daß sich dabei in einem Dieselmotor Rauch entwickelt.

Eine dieser Anordnungen enthält eine kleine hydraulische Turbine auf der Welle des Turboladers und versorgt den Turboladerkompressor mit Energie aus einer Hochdrucköldüse. Diese öldüee würde normalerweise von einer Ölpumpe betrieben, die von der Ausgangskraftwelle des Motors angetrieben wird. In der Praxis ist die Eontrolle dieser ölenergieversorgung wegen des hohen Druckes schwierig. Teuere Lösungen können durch die Verwendung von verstellbaren Verdrängungspumpen oder elektromechanischen Abschaltventilen erreicht werden. Ganz abgesehen davon, daß sie teuer sind, behebt keine dieser Lösungen die HiederdruckpumpVerluste, die

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das System selbst erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader zu schaffen, der die geschilderten Nachteile vermeidet. -

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader gelöst, der einen zusätzlichen hydraulischen Antrieb für den Abgasturbolader, eine Pumpe für die Versorgung des hydraulischen Antriebs mit hydraulischem Fluid und eine Kontrolleinrichtung zum Ein- und Ausschalten des hydraulischen Antriebs aufweist.

Die Kontrolle kann durch eine elektromechanisch^ oder andere Kupplung bewirkt werden, die automatisch dafür sorgt, daß eine Festverdrängungspumpe, die von dem Motor angetrieben wird, Fluid für den Antrieb einer hydraulischen Turbine, die den zusätzlichen Antrieb bildet, liefert, nach Möglichkeit Öl aus dem Motorölbehälter.

Auf diese Weise wird bei Motordrehzahlen, die hoch genug dafür sind, daß die Abgasturbine genügend Leistung an den Lader liefert, die Pumpe nicht betrieben, es muß kein überschüssiges öl verspritzt werden und Null—Druck-Pumpenergieverluste werden vermieden.

Die Erfindung schließt ein System für den Betrieb eines Verbrennungsmotors ein, bei dem eine hydraulische Vorrichtung bei niederen Motordrehzahlen und/oder hohem Lastbedarf den Antrieb eines Abgasturboladers verstärken kann.

Es gibt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Ein Beispiel wird anhand der folgenden schematischen Darstellungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben.

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Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Motors mit einem erfindungsgemäßen Turbolader;

Fig. 2 einige charakteristische Eigenschaften der Anordnung gemäß Pig. 1. .

Der "Verbrennungsmotor 1 hat einen abgasgetriebenen . Turbolader 2, der einen Kompressor 3 für die Aufbereitung der Motorladeluft antreibt. Zusätzliche Vorrichtungen für den Antrieb des Kompressors beinhalten eine hydraulische Turbine 4, die gemeinsam mit der Turbine und dem Kompressor auf einer Welle sitzt.

Die Turbine 4 wird von einer öldüse angetrieben, die über eine Leitung 5 vom Motorölbehälter 6 durch eine Pumpe mit fester Verdrängung versorgt wird, die von der Motorkurbelwelle über eine elektromagnetische Kupplung 8 angetrieben wird.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und der Pumpe ist so gewählt, daß bei der wahrscheinlich größten Drehzahl, bei der ein Antrieb von der hydraulischen _s Turbine her notwendig ist, der Öldruck in der Leitung so hoch wie maximal zulässig ist. Ein nicht dargestellter Motordrehzahlmesser sorgt dafür, daß die Kupplung 8 bei höheren Motorumdrehungen nicht im Eingriff ist.

Ein ebenfalls nicht dargestellter Lastbedarfsmesser betätigt die Kupplung 8 bei einem Lastbedarf, der einen bestimmten Wert überschreitet, vorausgesetzt, daß die Betätigung der Kupplung nicht vom Motordrehzahlmesser verhindert wird. In einer Ausführungsform hat die Betätigung

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der Kupplung die Drehzahl der Turbine 4- von 15 OOO 4-5 000 U/min für eine oder zwei Sekunden erhöht.

Fig. 2 stellt verschiedene charakteristische Kurven der Anordnung in Pig. 1 dar, jeweils gegen die auf der Abszisse aufgetragene Motordrehzahl. In jedem Falle ist die gestrichelte Kurve die Charakteristik ohne Verwendung der hydraulischen Turbine und die durchgezogene Kurve zeigt die Wirkung des Gebrauchs der hydraulischen Turbine.

Die Kurven a und b sind Leistungskennlinien; die Kurven c und d stellen das Drehmoment ader den mittleren wirksamen Druck dar und die Kurven e und f zeigen den spezifischen Treibstoffverbrauch.

In einer abgeänderten Ausführungsform für die Verwendung in Fällen, bei denen die hydraulische Turbine nur für kurze Momente von vielleicht eine oder zwei Sekunden gebraucht wird, beispielsweise wenn ein Fahrzeug für das Überholen eines anderen Fahrzeugs eine schnelle Beschleunigung benötigt, kann die Pumpe 7 ständig betrieben v/erden, um einen ölsammler unter hohem Druck zu halten. Wenn die Extraleistung für einen kurzen Moment benötigt wird, beispielsweise durch einen plötzlichen Druck auf das Gaspedal des Fahrzeugs angezeigt, wird ein Ventil in einer Leitung von dem Sammler zur hydraulischen Turbine geöffnet und sorgt für die notwendige Verstärkung in der Versorgung mit Verbrennungsluft.

ANSPRÜCHE:

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Claims

A N S P R Ü C HE

Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen hydraulischen Antrieb (4) für den Abgasturbolader (2), eine Pumpe (7) für die Versorgung des hydraulischen Antriebs (4) mit hydraulischem Fluid und einer Kontrolleinrichtung zum Ein- und Ausschalten des hydraulischen Antriebs.

2) Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe (7) von dem Motor antreibbar ist.

5) Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Verhältnis der Pumpendrehzahl zur Motordrehzahl festgelegt ist.

4) Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Kontrolleinrichtung eine Kupplung (8) zwischen dem Motor (1) und der Pumpe (7) aufweist.

5) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,"dadurch

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gekennzeichnet , daß er einen Motordrehzahlmesser aufweist, der den Betrieb des hydraulischen Antriebs (4) bei Motordrehzahlen, die einen vorgegebenen Wert übersteigen, verhindert.

6) Hotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet , daß er einen Lastbedarfsmesser aufweist, der ein Signal zum Einschalten des hydraulischen Antriebs (4) bei einem einen vorbestimmten Wert überschreitenden Lastbedarf erzeugt.

7) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der hydraulische Antrieb (4) eine hydraulische Turbine aufweist, die gemeinsam mit dem Turbolader (2) auf einer Welle sitzt.

8) Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet , daß der hydraulische Antrieb (4) durch Öl aus einem Motorenölbehälter (6) angetrieben werden kann.

9) Motor nach einem der Ansprüche 1,2_r 3, 6, 7» 8-, dadurch gekennzeichnet , daß er einen ölsammler aufweist und die Kontrolleinrichtung ein Ventil für die Verbindung des »Sammlers mit dem hydraulischen Antrieb enthält.

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