DE2553821A1 - Brennkraftmaschine mit abgasturboaufladung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit abgasturboaufladung

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Description

Kiöckner-Humboicft-Deutzag AKHD 5 Köln 80, den 12. November 1975
Unser Zeichen: D 75/8 2; APTA R/Rü
Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung, bei der im unteren Teillastbereich zwecks Erhöhung der Ladelufttemperatur Abgas aus einer Abgasleitung über eine Verbindungsleitung der verdichteten Ladeluft beigemischt wird, und bei der im Vollastbereich ein Teil der verdichteten Ladeluft ober eine Verbindungsleitung von einer Ladeluftdruckleitung in die Abgasleitung vor der Abgasturbine geleitet wird.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist durch die DT-AS 1 237 bekannt. Man erreicht dadurch im Teillastbereich für eine verfahrensmäßige und wirtschaftlich vorteilhafte Verbrennung des Kraftstoffes eine ausreichend hohe Verdichtungstemperatur. Durch die Kühlung der Abgase im Vollastbereich wird die Abgasturbine gegen Überhitzung geschützt, jedoch ist nicht gewährleistet, daß die Ladeluft im Vollastbereich eine für die Belastung der Bautei-
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le und für die Verbrennung optimale Temperatur aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine unter gleichzeitiger Leistungssteigerung zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor der Einmündung der Verbindungsleitung in die Ladeluft- Druckleitung ein Ladeluftkühler angeordnet ist, der mittels einer thermostatischen Steuerung die Ladeluft der Brennkraftmaschine auf eine vorgebbare Temperatur regelt.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird die Ladelufttemperatur im Vollastbereich auf einen gewünschten Wert, der für die Verbrennung und die Belastung der Bauteile optimal ist, eingestellt. Hierdurch werden Überhitzungen und unzulässige Spitzendrücke vermieden. Der Ladedruck wird dabei in bekannter Weise durch Absteuern von Ladeluft in die Abgasleitung geregelt, wodurch gleichzeitig eine Kühlung des Abgases und damit ein Schutz der Abgasturbine erreicht wird. Im Teillastbereich wird die Ladeluft durch das Abgas über den gewünschten Wert des Vollastbereiches hinaus erwärmt und außerdem verdünnt, was beides sich im Sinne einer Abgasverbesserung durch Verringerung der CH- und
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG ΔΑ ¥%ΛΜ ■■# - # - 12. 11. 1 9 n 5
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NO Emmission auswirkt.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Abgasturbolader so ausgelegt ist, daß in der Verbindungsleitung zwischen der Abgasleitung und der Ladeluft-Druckleitung bei einem Betriebspunkt im Teillastbereich der Brennkraftmaschine eine Druckumkehr selbsttätig erfolgt. Dadurch erzielt man eine selbsttätige Steuerung ohne besondere Steuermittel. Diese Art der Steuerung kann dadurch modifiziert werden, daß die Verbindungsleitung von einem Steuerorgan in Abhängigkeit von der Abgastemperatur beherrscht wird. Es wird so mit einem minimalen Aufwand an Steuervorrichtungen eine optimale Anpassung an die Betriebsverhältnisse erzielt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt ein Prjnsip-Diagramm der Ladelufttemperatur vor dem Eintritt in die Brennkraftmaschine.
Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Das Diagramm nach Abb. 1 zeigt di-e Abhängigkeit der Lade lufttemperatur von der Last der Brennkraftmaschine, die auf der Ab
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szisse aufgetragen ist. Die Linie 1 zeigt den Temperaturverlauf der Ladeluft ohne Ladeluftkühler. Die Linie 2 zeigt den Temperaturverlauf für eine konstante Ladeluftternperar.ur von 50 C bei Verwendung eines Ladeluftkühlers, wobei die Ladelufttemperatur links von einem Schnittpunkt der Linien 1 und 2 die Werte entsprechend der Linie 1 annimmt.
Die Linie 4 zeigt den Temperaturverlauf bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei der hinter dem Ladeluftkühler im Teillastbereich Abgas der Ladeluft beigemischt wird.
Mit 5 ist eine luftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine gekennzeichnet, deren Zylinder 6 in Reihen V-forming zueinander angeordnet sind. Für jede Zylinderreihe ist ein Abgasturbolader 7 mit einer Abgasturbine 8 und einem Verdichter 9 vorgesehen. Der Verdichter 9 fordert die Verbrennungsluft durch einen Ladeluftkühler 10, der im Kreuzstrom von Kühlluft, die von einem Gebläse 11 gefördert wird, durchströmt wird. Der Kühlluftdurchsatz durch den Ladeluftkühler 10 wird mittels eines Thermostaten in der Ladeluftleitung 14 auf der Druckseite des Ladeluftkühlers mittels Klappen 13 gesteuert. Es ist auch denkbar anstelle der Klappenregelung (13) den Luftdurchsatz durch direkte Beeinflus-
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sung der Gebläsedrehzahl zu regeln, wenn beispielsweise das Gebläse in bekannter Weise hydraulisch gesteuert wird. Zwischen der Ladeluft-Druckleitung 14 und einer Abgasleitung 15, die zur Abgasturbine S führt} ist eine Verbindungsleitung 16 angeordnet. Durch die Auslegung des Abgasturboladers 7 erreicht man in der Verbindungsleitung 16 bei einem bestimmten vorgebbaren Betriebspunkt im Teillastbereich der Brennkraftmaschine eine Druckumkehr. In den durch die Druckumkehr bestimmten Bereiche ist eine weitere thermostatische Regelung durch ein Regelventil 17 möglich, das in Abhängigkeit von der Abgastemperatur gesteuert wird, so daß bei Teillast mehr oder weniger Abgas der Ladeluft beigemischt wird und bei Vollast mehr oder weniger Ladeluft in die Abgasleitung abgesteuert wird.
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Leerseite

Claims (3)

Kiöckner-Humboidt-Deutzag AKHD 5 Köln 80, den 12. November 1975 Unser Zeichen: D 75/82 ; APTA R/Rü Patentansprüche
1. j Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung, bei der im unteren Teillastbereich zwecks Erhöhung der Ladelufttemperatur Abgas aus einer Abgasleitung über eine Verbindungsleitung der verdichteten Ladeluft beigemischt wird und bei der im Vollastbereich ein Teil der verdichteten Ladeluft über eine Verbindungsleitung von einer Ladeluft-Druckleitung in die Abgasleitung vor der Abgasturbine geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einmündung der Verbindungsleitung (16) in die Ladeluft-Druckleitung (14) ein Ladeluftkühler (10) angeordnet ist, der mittels einer thermostatischen Steuerung (12,13), die Ladeluft der Brennkraftmaschine auf eine vorgebbare Temperatur regelt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbolader (7) so ausgelegt ist, daß in der Verbindungsleitung (16) zwischen der Abgasleitung (15) und der Ladeluft-Druckleitung (14) bei einem Betriebspunkt im Teillastbereich der Brennkraftmaschine eine Druckumkehr selbsttätig erfolgt.
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ORIGINAL INSPECTED
Klöckner-Humboldt-DeutzAG £&I%HID -Y- 12.11.1975
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3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Verbindungsleitungen zwischen der Abgasleitung und der Ladeluft-Druckleitung von Steuerorganen beherrscht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane (17) in Abhängigkeit von der Abgastemperatur geregelt werden.
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