DE2362133A1 - DEVICE FOR MANUAL CONTROL OF THE CHARGE AIR PRESSURE IN COMBUSTION ENGINES OPERATING WITH EXHAUST GAS CHARGE - Google Patents
DEVICE FOR MANUAL CONTROL OF THE CHARGE AIR PRESSURE IN COMBUSTION ENGINES OPERATING WITH EXHAUST GAS CHARGEInfo
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Dr. Ing. h. c. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT - 7 STUTTGART-ZUFFENHAUS EN * PORSCH ESTRASSE42Dr. Hc F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT - 7 STUTTGART-ZUFFENHAUS EN * PORSCH ESTRASSE42
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Vorrichtung zur manuellen Regelung des Ladeluftdruckes bei mit Abgasaufladung betriebenen BrennkraftmaschinenDevice for manual control of the charge air pressure with exhaust gas charging operated internal combustion engines
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur manuellen Regelung des Ladeluftdruckes bei mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschinen, die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader versehen sind.The invention relates to a device for manual control of the charge air pressure in internal combustion engines operated with exhaust gas charging, which are equipped with one of a Supercharger and an exhaust gas turbine existing exhaust gas turbocharger are provided.
Es ist eine Vorrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes bei mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschinen bekannt (DT-PS 623 249), wobei diese.Vorrichtung in dem Saugrohr des Ladegebläses angeordnet ist und durch eine verschwenkbare Drosselklappe gebildet wird, die einerseits r automatisch durch ein druckempfindliches Regelglied und andererseits manuell verstellt wird. Hierbei hat sich jedoch als besonders nachteilig erwiesen, daß unabhängig von der Stellung der Drosselklappe in jedem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine der volle Abgasstrom die Abgasturbine beaufschlagt, wodurch, diese häufig in einem Drehzahl bereich betrieben wird, der weit höher liegt, als der , der für die anzusaugende Ladeluftmenge notwendig wäre. Hierdurch wird die Abgasturbine oftmals unnötig stark belastet, wodurch ihre Lebensdauer und die Betriebssicherheit der gesamten Anlage vermindert wird. .It is a device for regulating the charge air pressure in internal combustion engines operated with exhaust gas charging known (DT-PS 623 249), whereby this device is arranged in the intake manifold of the charge blower and is formed by a pivotable throttle valve which, on the one hand, r automatically by a pressure-sensitive control element and on the other hand is adjusted manually. However, it has been found to be particularly disadvantageous that regardless of the position of the throttle valve in each operating range of the Internal combustion engine, the full exhaust gas flow applied to the exhaust gas turbine, which often in a speed range is operated, which is far higher than that which would be necessary for the amount of charge air to be drawn in. This will make the Exhaust gas turbine is often unnecessarily heavily loaded, making your Service life and operational safety of the entire system is decreased. .
509825/Ö526509825 / Ö526
Vorsehender des Aufsichtsratsr Dr. Ing. rj. c< Fordinand pGrsd>ö · Vorstand·' Or. frnst Fuhrmann, Heinz ßranittki - 'Chairman of the Supervisory Board Dr. Ing. Rj. c < Fordinand pGrsd> ö · Board · 'Or. Frnst Fuhrmann, Heinz ßranittki -'
S'r iet Gi-£Eil;*wf!: Stuttgart .· Registergoridit: A:r>sgorid<l Stuttgart, HRB-Nr. S211 ■ To'afon .,71!"COJ-I · Taie-. (7-2187! Parsdiox.'a * Slülljcrt · ."sslfocti 4006·ίΟS'r iet Gi- £ Eil; * wf !: Stuttgart. · Register goridit: A: r> sgorid <l Stuttgart, HRB no. S211 ■ T o'afon., 71! "COJ-I · Taie-. (7-2187! Parsdiox.'a * Slülljcrt ·." Sslfocti 4006 · ίΟ
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur manuellen Regelung des Ladeluftdruckes bei mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschinen zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is to provide a device for manual control of the charge air pressure with exhaust gas charging to create operated internal combustion engines that do not have the disadvantages mentioned.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Regelung des Lade!uftdruckes mit dem Ladeluftdruck in der Ladeluftleitung des Ladegebläses zusammenwirkt und die die Abgasturbine beaufschlagende Abgasmenge reguliert. Vorteilhaft ist, daß die Vorrichtung zur Regulierung des Ladeluftdruckes eine von dem Ladeluftdruck beaufschlagte Ladedruckleitung aufweist, die durch einen manuell verstellbaren Druckregler mit einer Regeldruckleitung verbunden ist, und die Ladedruckleitung und die Regeldruckleitung mit einer Druckdose zusammenwirken, die eine die Abgasturbine beaufschlagende Abgasmenge regulierende Regeleinrichtung betätigt, oder daß die Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes eine von dem Ladeluftdruck beaufschlagte Ladedruckleitung aufweist, in der ein manuell verstellbarer Differenzdruckregler angeordnet ist, und die Ladedruckleitung mit einer Druckdose zusammenwirkt, die eine die die Abgasturbine beaufschlagende Abgasmenge regulierende Regeleinrichtung betätigt. Die Regeleinrichtung kann dabei durch ein durch die Druckdose verstellbares Ventil und einen durch das Ventil verschließbaren und in die Atmosphäre führenden Abgaskanal vor der Abgasturbine gebildet werden.According to the invention this object is achieved in that the device for regulating the charging air pressure with the Charge air pressure interacts in the charge air line of the charge blower and regulates the amount of exhaust gas acting on the exhaust gas turbine. It is advantageous that the device for Regulation of the charge air pressure one of the charge air pressure has acted upon boost pressure line, which by a manually adjustable pressure regulator with a control pressure line is connected, and the boost pressure line and the control pressure line cooperate with a pressure cell that regulating a quantity of exhaust gas acting on the exhaust gas turbine Control device actuated, or that the device for regulating the charge pressure acted upon by the charge air pressure Has boost pressure line, in which a manually adjustable Differential pressure regulator is arranged, and the boost pressure line cooperates with a pressure cell that regulating the amount of exhaust gas acting on the exhaust gas turbine Control device actuated. The control device can be adjusted by a pressure cell Valve and one closable by the valve and in the exhaust gas duct leading to the atmosphere is formed in front of the exhaust gas turbine.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß unabhängig von der Stellung des Druckreglers in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine die die Abgasturbine beaufschlagende Abgasmenge auf den jeweiligen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Dadurch wird sicher vermieden, daß die Abgasturbine derart hochtourig angetrieben wird, daß das Ladegebläse mehr Ladeluft fördert, als durch den Druckregler vorbestimmt der Brennkraftmaschine zugeführt werden soll.The advantages achieved by the invention are in particular that regardless of the position of the pressure regulator in all operating ranges of the internal combustion engine the amount of exhaust gas acting on the exhaust gas turbine on the respective Operating range of the internal combustion engine is set. This safely avoids that the exhaust gas turbine Is driven at high speed that the charge fan promotes more charge air than predetermined by the pressure regulator of the internal combustion engine should be fed.
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In der Zeichnung, in der die Vorrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes mit einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine schematisch in zwei Ausführungsformen dargestellt ist, zeigt In the drawing, in which the device for regulating the charge air pressure with an operated with exhaust gas charging Internal combustion engine is shown schematically in two embodiments, shows
Fig. 1 die Vorrichtung mit einem manuellFig. 1 shows the device with a manual
verstellbaren Druckregler und Fig. 2 die Vorrichtung mit einem manuelladjustable pressure regulator and Fig. 2 the device with a manually
verstellbaren Differenzdruckregler.adjustable differential pressure regulator.
In der Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasturbolader 2 versehen, der aus einem Ladegebläse 3 und einer Abgasturbine 4 besteht. Die Abgasturbine 4 ist durch eine Abgasleitung 5 mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden und weist zur Abführung der Abgase in die Atmosphäre bzw. zur Zuführung der Abgase in eine Nachverbrennungseinrichtung eine'Abgasleitung 6 auf. Das Ladegebläse 3 ist mit einem Saugrohr 7 und einer Ladeluftleitung 8 verbunden. Die Ladeluftleitung 8 weist einen Verteiler 9 auf, von dem eine Ladedruckleitung 10 und ein Ansaugrohr 11 fur die Brennkraftmaschine 1 abzweigt. In dem Ansaugrohr 11 ist hinter dem Verteiler 9 eine mit 12 bezeichnete Drosselklappe angeordnet, die von einem nicht dargestellten Gaspedal betätigt wird. Eine mit 13 bezeichnete Druckdose weist zwei Druckkammern 14 und 15 auf, die durch eine mit einer Druckfeder 16 zusammenwirkende und mit einem Ventil 17 verbundene Membrane 18 gebildet werden. Die Druckkammer 15 ist mit einer Ladedruckleitüng 10 und die Druckkammer 14 ist mit einer Regeldruckleitung 19 verbunden. Zwischen der Regeldruckleitung 19 und der Ladedruckleitung 10 ist ein manuell betätigbarer Druckregler 20 angeordnet, der z. B. von der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges aus verstellt werden kann. Die Abgasleitung 5 weist einen durch das Ventil 17 gesteuerten Abgaskanal 21 auf, durch den die Abgase teilweise, je nach Stellung des Ventils 17, z. B. in die Atmosphäre abgeblasen werden können.In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas turbocharger 2, which consists of a charging fan 3 and an exhaust gas turbine 4. The exhaust gas turbine 4 is connected to the internal combustion engine 1 by an exhaust gas line 5 and has an exhaust gas line 6 for discharging the exhaust gases into the atmosphere or for feeding the exhaust gases into an afterburning device. The charge blower 3 is connected to an intake manifold 7 and a charge air line 8. The charge air line 8 has a distributor 9, from which a charge pressure line 10 and an intake pipe 11 for the internal combustion engine 1 branches off. In the intake pipe 11, behind the distributor 9, a throttle valve designated by 12 is arranged, which is actuated by an accelerator pedal (not shown). A pressure cell denoted by 13 has two pressure chambers 14 and 15 which are formed by a membrane 18 which interacts with a compression spring 16 and is connected to a valve 17. The pressure chamber 15 is connected to a boost pressure line 10 and the pressure chamber 14 is connected to a control pressure line 19. Between the control pressure line 19 and the boost pressure line 10, a manually operable pressure regulator 20 is arranged, the z. B. can be adjusted from the passenger compartment of a motor vehicle. The exhaust line 5 has an exhaust gas duct 21 controlled by the valve 17, through which the exhaust gases partially, depending on the position of the valve 17, e.g. B. can be blown into the atmosphere.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Wird die Brennkraftmaschine 1 mit minimalsten Luftdruck betrieben, so ist der Druckregler 20 geschlossen. Um zu vermeiden, daß auch bei nur geringem Ladeluftdruck in der Ladedruckleitung 10 das Ventil 17 sich öffnet und Abgase durch den Abgaskanal 21 abgeblasen werden, ist die Druckfeder 16 derart ausgelegt, daß sie entgegen diesem geringen Ladeluftdruck das Ventil 17 geschlossen hält.The function of the device according to the invention is as follows: If the internal combustion engine 1 is at its minimum Air pressure operated, the pressure regulator 20 is closed. To avoid that even with only low charge air pressure in the boost pressure line 10, the valve 17 opens and Exhaust gases are blown off through the exhaust duct 21, the compression spring 16 is designed such that it counteracts this low charge air pressure keeps valve 17 closed.
Zur Erhöhung des Ladeluftdruckes wird der Druckregler entsprechend der gewünschten Ladeluftdruckhöhe geöffnet. Wird die Brennkraftmaschine 1 in Betriebsbereichen bewegt, daß nur ein derartiger Abgasstrom die Abgasturbine 4 beaufschlagt, daß der von dem Ladegebläse 3 erzeugte Ladeluftdruck unter dem durch den Druckregler 20 festgelegten maximalen Luftdruck bleibt, ist der Ladeluftdruck in der Ladedrucfcleitung 10 und in der Regeldruckleitung 19 bzw. in der Druckkammer 14 und in der Druckkammer 15 gleich, so daß das Ventil 17 infolge der Federkraft der Druckfeder geschlossen ist. Gelangt die Brennkraftmaschine 1 nun in einen Betriebsbereich, bei dem der Ladeluftdruck den durch den Druckregler 20 festgelegten max. Ladedruck übersteigt, so wird die Ladedruckleitung 10 von dem durch das Ladegebläse 3 erzeugten Ladeluftdruck und die Regeldruckleitung 19 von den durch den Druckregler 20 festgelegten max. Ladeluftdruck beaufschlagt. Obersteigt die Druckdifferenz zwischen diesen beiden Drücken die Kraft der Druckfeder 16, so wird die Membrane 18 und das daran befestigte Ventil in Pfeilrichtung A bewegt. Der Abgaskanal 21 wird geöffnet und ein Teil der Abgase der Brennkraftmaschine 1 werden in die Atmosphäre abgeblasen, so daß die Drehzahl der Abgasturbine 4 abfällt. Der durch das Ladegebläse 3 erzeugte Ladeluftdruck fällt dadurch solange ab, bis der Ladeluftdruck in der Ladedruckleitung 10 und in der Regeldruckleitung gleich ist. Das Ventil 17 erschließt dann infolg^ der Federkraft der Druckfeder 16 und sämtliche Abgase der Brennkraftmaschine 1 werden wieder der Abgasturbine 4 zugeführt.The pressure regulator is used to increase the charge air pressure opened according to the desired charge air pressure level. If the internal combustion engine 1 is moved in operating ranges that only such an exhaust gas flow acts on the exhaust gas turbine 4, that the charge air pressure generated by the charge blower 3 is below that set by the pressure regulator 20 maximum air pressure remains, the charge air pressure is in the Ladedrucfcfcleitung 10 and in the control pressure line 19 or in the pressure chamber 14 and in the pressure chamber 15 the same, so that the valve 17 as a result of the spring force of the compression spring closed is. If the internal combustion engine 1 is now in an operating range in which the charge air pressure passes through If the maximum boost pressure specified by the pressure regulator 20 exceeds the boost pressure line 10, the boost pressure line 10 is depressed by the charge blower 3 generated charge air pressure and the control pressure line 19 from the maximum charge air pressure established by the pressure regulator 20 applied. If the pressure difference rises between these two pressures the force of the compression spring 16 becomes the membrane 18 and the valve attached to it moves in the direction of arrow A. The exhaust duct 21 is opened and a part of the exhaust gases of the internal combustion engine 1 are in blown off the atmosphere so that the speed of the exhaust gas turbine 4 drops. The one generated by the charger 3 As a result, the charge air pressure drops until the charge air pressure in the boost pressure line 10 and in the control pressure line is equal to. The valve 17 then opens as a result of the spring force the compression spring 16 and all exhaust gases from the internal combustion engine 1 are fed back to the exhaust gas turbine 4.
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In der Fig. 2 ist nur der Teil der gesamten Vorrichtung dargestellt,- durch den sich diese Vorrichtung von der Vorrichtung der -Fig. 1 unterscheidet. Von dem Verteiler 9 der Ladeluftleitung 8 zweigt das Ansaugrohr 11 und eine Ladedruckleitung 10 a ab, die mit ihrem anderen Ende an eine Druckdose 13 a angeschlossen ist. In der Ladedruckleitung 10 a ist zwischen dem Verteiler 9 und "der Druckdose 13 a ein manuell verstellbarer Differenzdruckregler 22 angeordnet; Die Druckdose 13 a weist zwei Dtrtickkammern 14 a und 15 a auf, die durch eine mit einer Druckfeder 16 a zusammenwirkende und mit einem Ventil 17 a verbundener Membrane 18 a gebildet werden. Die Druckkammer 15 a ist mit der ' Ladedruckleitung 10 a und die Druckkammer 14 a durch eine öffnung 23 mit der Atmosphäre verbunden.In Fig. 2 is only part of the entire device - by which this device differs from the device of -Fig. 1 differs. From the distributor 9 of the Charge air line 8 branches off the intake pipe 11 and a boost pressure line 10 a, which with its other end to a Pressure cell 13 a is connected. In the boost pressure line 10 a is between the distributor 9 and "the pressure cell 13 a a manually adjustable differential pressure regulator 22 is arranged; The pressure cell 13 a has two Dtrtickkammern 14 a and 15 a, which by a cooperating with a compression spring 16 a and connected to a valve 17 a membrane 18 a. The pressure chamber 15 a is with the ' Boost pressure line 10 a and the pressure chamber 14 a through a Port 23 connected to the atmosphere.
Ist der Differenzdruckregler 22 auf 0,8 atli,= 1*8 a.t.ii. max. zulässigen Ladeluftdruck eingestellt, wirkt auf die Membrane 18 a 1 atli, wenn der Ladeluftdruck in der Ladeluftletitung auf 1,8 atli angestiegen ist. Das Ventil 17 a öffnet sich und die Abgase werden teilweise in die Atmosphäre abgeblasen. Beträgt der Ladeluftdruck weniger als 1,8 atü, bleibt das Ventil 17 ä infolge des atmosphärischen Druckes in der Druckkammer 14 a geschlossen. Wird der Differenzdruckregler 22 z. B. auf 1,3 atü max. Ladeluftdruck abgeregelt, wirkt auf die Membrane 18 a 1 atü, wenn der Ladeluftdruck in der Ladeluftleitung auf 1,3 atü angestiegen ist. Das Ventil öffnet sich und die Abgase werden jetzt bereits bei 1,3 atli max. Ladeluftdruck teilweise in die Atmosphäre abgeblasen.If the differential pressure regulator 22 is set to 0.8 atli, = 1 * 8 a.t.ii. Max. admissible charge air pressure is set, acts on the diaphragm 18 a 1 atli, if the charge air pressure in the charge air line has risen to 1.8 atli. The valve 17 a opens and the exhaust gases are partially vented into the atmosphere. If the charge air pressure is less than 1.8 atü, the valve 17 remains - due to the atmospheric pressure closed in the pressure chamber 14 a. Will the differential pressure regulator 22 z. B. regulated to 1.3 atü maximum charge air pressure, acts on the membrane 18 a 1 atü when the charge air pressure has risen to 1.3 atm in the charge air line. The valve opens and the exhaust gases are now already at 1.3 atli max Atmosphere blown off.
Bei der vorstehenden Betrachtung der Druckverhältnisse in der Druckdose 13 a ist die Federkraft der Druckfeder 16 a unberücksichtigt geblieben.When considering the pressure conditions above in the pressure cell 13 a is the spring force of the compression spring 16 a not taken into account.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8131 | Rejection |