DE2558878A1

DE2558878A1 - Kolben-brennkraftmaschine mit abgas-turbolader

Info

Publication number: DE2558878A1
Application number: DE19752558878
Authority: DE
Inventors: Willi Mueller; Karl-Ernst Dipl Ing Noreikat
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1975-12-27
Filing date: 1975-12-27
Publication date: 1977-07-07
Also published as: DE2558878C2

Description

Kolben-Brennkraftmaschine mit Abgas-Turbolader
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Brennkraftmaschine mit einem Abgas-Turbolader, dessen Turbine im Abgasstrang angeordnet ist, er eine zuschaltbare, die Turbine umgehende Bypassleitung aufweist.
Üblicherweise müssen bislang die Turbinen von Abgasturboladern auf einen Punkt im mittleren Motor-Drehzahlbereich werden ausgelegt/, damit sie einerseits für die im unteren Drehzahlbereich anfallenden Abgasmengen nicht allzu groß sind und noch ein brauchbares moment liefern und damit sie andererseits für den oberen Bereich nicht allzu klein sind und deshalb nur eine sehr unvollständige Ausnutzung der Abgasenergie ermöglichen. Unter diesen Voraussetzungen einen insgesamt fiir den Fahrbetrieb brauchbaren tiotordrehmomentenverlauf zu erzielen, erweist sich als schwierig, und es soll dementsprechend durch die Erfindung eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie sich eine annähernd gleichmäßige Anhebung des Drehmomentes über den ganzen Verlauf der Drehmomentenkurve erreichen läßt.
De j einer Kolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art ist hierzu erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gehäuse der Turbine zumindest zwei getrennte, jeweils auf das Turbinenrad ausmündende Kanäle aufweist, von denen einer abschaltbar ist. Diese Ausgestaltung der Turbine bietet die Möglichkeit, iiber den zu durchfahrenden Drehzahlbereich die Leistungskurve der Turbine soweit abzuflachen, daß sich iiber den ganzen Motor-Drehzahlbereich eine ausreichende Anhebung des Motor-Drehmomentes ergibt. Dies ist dadurch möglich, daß im unteren Bereich bei geringern Anfall von Abgasen nur einer der Turbinenkanäle beaufschlagt wird, und dementsprechend für diesen verringerten Querschnitt der Turbine sich Strömungsgeschwindigkeiten aufrechterhalten lassen, bei denen die Turbine in einem günstigen Bereich arbeitet. Mit zunehmender Abgasmenge kann dann zumindest ein weiter Kanal zu geschaltet werden, wobei sich diese Zuschaltung ohne Schwierigkeiten ladedruckabhängig, oder ladedruck- und lastabhängig gestalten läßt.
Zu besonders günstigen Ergebnissen führt die erfindungsgemäße Lösung, wenn die Schaufelkanäle des Turbinenrades den Gehäusekanälen entsprechend unterteilt sind. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Lösung für den vorgesehenen Zweck mit Vorteil an einer Radialturbine zu verwir1clichen, bei der dann eine radiale Gehäusetrennwand vorgesehen und das Turbinenrad mit einer an diese Gehäusetrennwand anschließenden Trennwand versehen ist.
Die Zu- und Abschaltung der Gehäusekanäle und/oder der Bypassleitung läßt sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung dadurch verwirklichen, daP der Abgasleitung im Ubergang u Turbinengehäuse ein über ein Stellglied verstellbares Al,-sperrelement zugeordnet wird Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren erfindungsgemässen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert und es zeigen: Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung einer mit einem Abgas-Turbolader ausgerüsteten Kolben-Brennkraftmaschine , Fig. 2 eine vergrößerte Gesamtdarstellung des Abgas-Turboladers gemäß Fig. I teilweise im Schnitt, u n d Fig. 3 eine Ansicht des Anschlußstutzens des Abgas-Turbolnders gemäß Fig. 2 in Richtung des Pfeils III.
In den Figuren ist mit 1 eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, an die auslaßseitig auf ein Abgas-Sammelrohr 2 zusammengeführte Auspuffkrümmer 3 anschließen und die saugseitig über Ansaugkrümrner 4 mit einem Saugrohr 5 verbunden ist. An das Abgas-Sammelrohr 2 ist über ein Zwischenstück 6 der Abgas-Turbolader 7 angeschlossen, wobei das Zwischenstück 6 einer seits r;iit dem Abgas-Sammelrohr 2 und andererseits mit dem k;inlaßstutzen 8 des Turbinengehäuses verflanscht ist. Weiter ist das Zwischenstück @ an eine Zweigleitung 10 das Auspuffrohres 11 angeschlossen das mit den hier nicht näher dareestellten Auslaßstutzen des Turbinengehäuses 9 verflanscht ist.
Die Turbine steht, hie bei Abgas-Turboladern tiblich, in unmittelbarer Antriebsverbindung mit dem Verdichter 12, der einer einen Filter 13 Frischluft ansaugt und ctiese iiber ein Verbindungsrohr 14, in dem ein Ladeluftkühler 15 und in Durchströmungsrichtung dahinter eine Drosselklappe 16 angeordnet sind, dem Saugrohr 5 zuführt.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Gehäuse 9 der hier verwendeten Radial-Turbine 7 innenseitig durch eine radiale Trennwand 17 in zwei umlaufende Kanäle 18 und 19 unterteilt ist, wobei diese Unterteilung durch die Trennwand 17, wie Fig. 3 zeigt, bis in den Einlaßstutzender Turbine 7 fortgeführt ist. An die dem Gehäuse 9 zugehörige Trennwand 17 schließt radial innen eine dem Turbinenrad 20 zugehörige Trennwand 21 an, die sich jiber die Lunge der Schaufeln 9 des Rades erstreckt 1 und die die zwischen den Schaufeln 22 vorhandenen Schaufelkanäle in jeweils einen inneren und einen äußeren kanal 23a und 23b unterteilt.
Um nun eine wahlweise Beaufschlagung eines oder beider Kanäle des Turbinengehäuses und des Turbinenrades mit Abgas zu ermöglichen, weist das Zwischenstück 6 eine Stellklappe 24 auf, die über eine Gestängeverbindung 25 mit einem Stellglied 26 verbunden ist. Als Stellglied dient dabei eine Druckdose, die über die Verbindungsleitung 27 vor der Drossel 16 und nach dem Ladeluftkühler 15 an die Verbindungsleitung 14 zwischen Verdichter 12 und Saugrohr 5 angeschlossen ist.
Die Stellklappe 24 schließt den jeweils freigegebenen Gasweg gegenüber den abgesperrten Gaswegen weitgehend dicht ab, so daß je nach Stellung der Stellklappe 24 nur der Kanal 1@, die Kanäle 18 und 19 oder die Kanäle 18 und 19 sowie die als Bypassleitung dienende Zwischenleitung 10 freigegeben sind.
Durch diese Schaltmögl ichkeiten wirtl gewährleistet, daß die Abgasenergie über einen weiten Drehzahlbereich des Notores mit günstigem Wirkungsgrad genützt werden kann und daß auch bei extremen Drehzahlen abgasseitig kein übergroßer, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine beeinträchtigender Gegendruck aufgebaut werden kann, da dann die durch die Zweigleitung lo gebildete Bypassleitung freigegeben wird.
Im Rahmen der Efindung ist es selbstverständlich möglich, eine weitergehende Unterteilung der Turbine vorzunehmen und so eine noch feinfühligere Abstufung des Systemes zu erreichen.

Claims

Ansprüche 1. Kolben-Brennkraftmaschine mit einem Abgas-Turbolader, dessen Turbine im Abgasstrang angeordnet ist, der eine zuschaltbare, die Turbine umgehende Bypassleitung aufweist, d a d u r c 1s g e 1. e n n z e i c h n e t , dalJ das Gehause (9) der Turbine zumindest zwei getrennte, jeweils auf das Turbinenrad (10) ausmündende Kanäle (18, 19) aufweist, die bis auf einen abschaltbar sind.
2. Kolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, cl a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaufelkanäle des Turbinenrades den Gehäusekanälen (18, 19) entsprechend unterteilt sind.
3, Kolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n 1 e 1 c h n e t , daß die Turbine als Radialturbine ausgebildet und mit einer radialen Gehäusetrennwand (17) versehen ist.
4. Kolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Turbinenrad (20) mit einer an die Gehäusetrennwand (17) anschließenden Trennwand (21) versehen ist.
5. Kolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d ti r c h g e k e n n z e i c h n o t t daß im Abgasweg im Übergang zum Turbinengehäuse (9) ein über ein Stellglied (26) verstellbares Absperrelement (Stellklappe 24) angeordnet ist.
6. Kolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Absperrelement eine Stellklappe (24) vorgesehen ist, über die der Zugang zum absperrbaren Gehäusekanal (19) und/oder zur Bypassleitung (lo) gesteuert. ist
7. Kolben-Brennkraftmaschine nach einem der verhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Stellglied (26) @adedruckabhängig verstellbar ist.
8. Kolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d n d u r c h , e k e n n z e i c h n e t daß als Stellglied (26) eine Druckdose vorgesehen ist.