DE2617709B2 - Abgasturbogeladene Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung - Google Patents
Abgasturbogeladene Brennkraftmaschine mit KompressionszündungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine abgasturbogeladene Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung, insbesondere
eine Dieselbrennkraftmaschine mit niedrigem Kompressionsverhältnis, mit einer Ladeluftumblaseleitung
zu einer in der Abgasleitung angeordneten Hilfsbrcnnkammer, mit einem in der Umblaseleiiung
angeordneten Regelventil, mit einer Abgasrückführung,
die zwischen Turbine und Hilfsbrennkammer abzweigt und in die Ladeluftleitung einmündet, sowie
mit einem Drosselventil in der Ladeluftleitung, das zwischen der Einmündung der Abgasrückführungs-
!eitungund der Abzweigung der Umblaseleitung sitzt. Eine solche abgasturbogeladene Brennkraftmaschine
ist aus der US-PS 2633698 bekannt.
Bei der bekannten Maschine erfüllt das Drosselventil in der Ladeluftleitung die Aufgabe, das Anlassen
der Brennkraftmaschine bei niedriger Umgebungstemperatur zu erleichtern, indem der Ladeluftzustrom
durch Schließung des Drosselventils gebremst und dadurch die Ladeluft vor dem Eintritt in die
Brennkraftmaschine durch Verdichtung erwärmt wird. Der in der bekannten Brennkraftmaschine auch
schon vorgesehenen Abgasrückführungsleitung ist ein Regelorgan zugeordnet, um das Verhältnis zwischen
der durch die weit offene Leitung ankommenden Luftmenge und der Menge der Auspuffgase einzustellen.
Die im allgemeinen von Hand vorgenommene Regelung dieses Regelorgans regelt nur sehr grob und
macht das Anlassen bei großer Kälte unsicher, weil entweder zu viel Auspuffgase zurückgeführt werden,
was die Verbrennung unvollständig macht und die Gefahr des Erstickens des Motors mit sich bringt, oder
nicht genügend Auspuffgase zurückgeführt werden, was das Anlassen behindert. Außerdem wird das Regelventil
durch die es berührenden Gase hoher Temperatur beschädigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Regeiorganen das für den Teillastbetrieb mit
erhöhter Drehzahl (insbesondere in der Nähe der Nenndrehzahl) erforderliche Druckverhältnis in der
Ladeluftleitung auf ein Minimum zu senken und dadurch den Brennstoffverbrauch zu verringern. Außerdem
soll die Primärluftzufuhr zu der Hilfsbrennkammer nicht unterbrochen sein. Der Teillastbetrieb mit
erhöhter Drehzahl tritt beispielsweise dann auf, wenn die Brennkraftmaschine in Bereitschaftsstellung für
den Antrieb eines elektrischen Generators gehalten
■40 wird, oder sich in Schubbetrieb befindet.
Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Teillast und etwa Nenndrehzahl die der Brennkraftmaschine
zugeführte Luftmenge durch das Drosselventil unter die benötigte Gasmenge begrenzt und
die Differenz zur benötigten Gasmenge als Abgas-(Luftgemisch) aus der Abgasrückführungsleitung ergänzt
wird, wobei überschüssige Ladeluft über das als Differenzdruckventil ausgebildete Regelventil abströmt,
welches durch den Ladedruck vor dem Drosselventil gesteuert ist.
Aus der DE-OS 2316027 ist bekannt, das Regelventil
in der Umblaseleitung als Differenzdruckventil auszubilden, dessen Druckabfall vom Durchsatz unabhängig
ist und linear mit dem Druck am Ausgang des Kompressors zunimmt, wobei der Druckabfall im
allgemeinen 5 % bis 15 % des Drucks am Ausgang des
Kompressors darstellt. Bei dieser bekannten abgasturbogeladenen Brennkraftmaschine (bei der eine
Abgasrückführungsleitung nicht vorgesehen ist) be-
bo steht wegen der ständig offenen Abzweigleitung die
Möglichkeit, den Turbokompressor wie eine Gasturbine arbeiten zu lassen und eine Anpassung an die
Nähe seiner Pendellinie vorzunehmen, so daß er einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Der Turbokompressor
h5 für die Aufladung der Brennkraftmaschine wird so gewählt,
daß er der Brennkraftmaschine angepaßt ist, wenn diese in ihrem Nennpunkt, d. h. mit höchster
Leistung (größtes Drehmoment und größte Drehzahl)
arbeitet. Diese Anpassung erfordert im allgemeinen, daß der Kompressor dann außer der von der Brennkraftmaschine
aufgenommenen Luftmenge eine zusätzliche Luftmenge von größenordnu.igsmäßig 5%
bis 15% der von der Brennkraftmaschine aufgenommenen Luftmenge zu liefern hat, und zwar für die Erfüllung
der folgenden Aufgaben
für die Aufrechterhaltung einer Strömung in der Umblaseleitung, welche die Festlegung der Druckdifferenz
zwischen dem Kompressor und der Turbine ermöglicht;
für die Lieferung des Sauerstoffs, welcher zur Aufrechterhaltung der Verbrennung bei Sparbetrieb in
der Hilfsbrennkammer erforderlich ist, sofern eine solche vorgesehen ist;
für die Kühlung heißer Teile der Brennkraftmaschine,
insbesondere der Auspuffleitung und der Zündkerzen;
für die Lieferung des Luftüberschusses, welcher zur Kompensation von Änderungen der Umgebungsbedingungen
und zur Kompensation einer Verschmutzung der Luftfilter erforderlich ist.
Aus Gründen einer sparsamen Konstruktion ist es zweckmäßig, einen Kompressor zu wählen, welcher
diesen Forderungen entspricht, aber auch nicht mehr.
Wenn die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft auf einer praktisch konstanten Temperatur gehalten
wird, ist die den Betrieb des Motors bei konstanter Drehzahl (Kennlinie Förderleistung-Druck)
darstellende Kurve eine durch den Ursprung gehende Gerade, wenigstens bei einem Viertaktmotor, weicher
sich als volumetrische Maschine verhält. Der Betriebspunkt des Turbokompressors verschiebt sich dagegen
auf einer Kurve, deren Konkavität der Druckachse zugewandt ist und welche durch einen
Nennanpassungspunkt geht, welcher dem Nenndruck und einer Förderleistung entspricht, welche um 5%
bis 15 % größer ist, als die von dem Motor aufgenommene
Luftmeuge; ferner geht diese Kurve durch den die Förderleistung 0 und ein Druckverhältnis 1 darstellenden
Punkt.
Die beiden Kennlinien schneiden sich also zwangsläufig
bei beliebiger Motordrehzahl (kleiner werdende Motordrehzahl bewirkt nur eine Abnahme der Steilheit
der Kennlinie Förderleistung/Druck der Brennkraftmaschine). Wenn man das Druckverhältnis bis
auf den Kreuzungspunkt und unter diesen herabsinken ließe, so würde dies die Luftströmungen der Umblaseleitung
zu Null machen und danach umkehren, was einen normalen Betrieb des Motors und insbesondere
eine Beschleunigung im Leerlauf verhindern würde.
Eine naheliegende Lösung zur Vermeidung dieses Fehlverhaltens könnte darin bestehen, die Kraftstoffeinspritzung
in die Hilfsbrennkammer derart zu steuern, daß ein Absinken des Vorverdichtungsdrucks unter
einen Wert verhindert wird, welcher etwas höher ist, als der der Kreuzung der Kurven entsprechende
Wert. An den meisten Brennkraftmaschinen ist jedoch diese Lösung wenig befriedigend, da sie den Gesamtbrennstoffverbrauch
erheblich erhöht, wenn die Brennkraftmaschine im Langsamlauf oder mit geringer Belastung arbeitet. Bei der erfindungsgemäßeii
Lösung bestehen die Nachteile der bekannten Lösung nach der DE-OS 2316027 im wesentlichen nicht.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bringt die Kombination der Umblaseleitung, in welcher
durch das Differenzdruckventil ein genau definierter Druckabfall aufrechterhalten wird, mit der
weit offenen Abgasrückführungsleitung die Möglichkeit, die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge
auf einen solchen Wert einzustellen, daß keine Überlastung am Auspuff auftritt. Das Vorhandensein
der Umblasleitung läßt nämlich zwei Druckpegel auftreten, welche der »Pegel oberhalb« und der »Pegel
unterhalb« genannt werden können, wobei diese beiden Pegel einzig und aliein durch den Druck oberhalb
ίο festgelegt werden. Wenn das an dem Lddelufteinlaß
der Brennkraftmaschine angeordnete Drosselventil der Luft keinen genügenden Querschnitt darbietet,
um den Druck am Ladelufteinlaß über dem »Pegel unterhalb« zu halten, so wird die Abgasrückführleitung
wirksam, um diesen »Pegel unterhalb« wieder herzustellen und sucht am Ladelufteinlaß eine heiße
Atmosphäre bei dem Druck des »Pegels unterhalb« herrschen zu lassen. Da die Öffnung des Drosselventils
ohne Wirkung auf diesen »Druckpegel unterhalb« ist, ist die dieser Brennkraftmaschine zugeführte
Frischluftmenge keine Funktion des ihr von dem Drosselventil dargebotenen Durchtrittsquerschnitls
mehr. Dieser kann dann so geregelt werden, daß er bestimmte Forderungen erfüllen kann, z. B. die Forderung
nach Aufrechterhaltung der Einlaßtemperatur der Brennkraftmaschine auf einen konstanten Wert,
ohne daß eine wirkliche Steuerschleife vorgesehen werden muß.
Die Abgasrückführleitung kann so ausgebildet werden, daß sie die Auspuffgase der Brennkraftmaschine
allein, oder die aus der Hilfsbrennkammer austretenden Gase an den Einlaß der Brennkraftmaschine
zurückführt. Die letztere Lösung ist im allgemeinen vorzuziehen, da sie eine vereinfachte Regelung
gestattet und die am Ausgang der Hilfsbrennkammer entnommenen Gase nur wenig oder keine
unverbrannten Kohlenwasserstoffe enthalten, im Gegensatz zu den Auspuffgasen. Auch sind die aus der
Hilfsbrennkammer kommenden Verbrennungsgase erheblich heißer, was die Rückführung in geringerer
Menge gestattet.
Die Abgasrückführleitung wird, um keinen merklichen Druckabfall zu verursachen, mit einem großen
Querschnitt ausgeführt und enthält ein Rückschlagventil mit einer schwachen Rückstellfeder.
Die Steuerung des Drosselventils wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors auf die
Aufrechterhaltung einer solchen Drosselung hin abgestellt, daß die Strömungsmenge in der Umblaseleitung
genügt, um eine genau definierte Druckdifferenz zwischen dem Eingang der Turbine und dem Ausgang
des Kompressors aufrechtzuerhalten, den für die Verbrennung in der Hilfsbrennkammer erforderlichen
Sauerstoff zu liefern und die Temperatur am Auspuff des Motors innerhalbder zulässigen Grenze zu halten.
Das Regelsystem des Drosselventils kann so ausgebildet werden, daß es wirksam wird, bevor die kleiner
werdende Belastung des Motors einen Wert erreicht, bei dem die Hilfsbrennkammer in Tätigkeit tritt, um
bo so den Ausgangsdruck des Kompressors auf einem
»tiefsten« Pegel zu halten.
Durch die Aufrechterhaltung einer durchsatzunabhängigen Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang
der Umblaseleitung (Druckdifferenz, welche sich
b5 zwischen dem Ausgang des Kompressors und dem
Einlaß der Turbine wiederfindet) wird auch ein allen mit Vorverdichtung gespeisten Motoren geringen
Verdichtungsverhältnisses gemeinsames Problem ge-
löst, welches die Drosselung am Einlaß der Brennkraftmaschine erschwert:
Es handelt sich um das Anlassen der Brennkraftmaschine und ihren Betrieb im Leerlauf oder bei geringer
Leistung, wenn die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist. Die sich als naheliegend anbietende Maßnahme,
den Vorverdichtungsdruck durch Verbrennung von Kraftstoff in der Hilfsbrennkammer auf einem
ausreichenden Pegel zu halten, Maßnahme, die kostspielig ist und einen Anlasser größerer Leistung
erfordert, kann somit vermieden werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist sowohl auf rotierende Motoren, als auch auf Motoren mit hin- und hergehendem Kolben
anwendbar. Sie kann bei Motoren mit Fremdzündung und bei Motoren mit Kompressionszündung angewandt
werden. Besonders interessant ist die erfindungsgemäße Lösung, wenn der Motor eine volumetrische
Maschine z. B. ein Viertaktmotor (im Gegensatz zu einem Zweitaktmotor) ist. Ganz besonderes
Interesse für die Anwendung der Erfindung besteht bei Anlagen mit Viertaktmotor kleinen Verdichtungsverhältnisses
von unter 12 und bis unter 6 in Verbindung mit Turbokompressoren hohen Verdichtungsverhältnisses
von bis zu 6 und darüber, insbesondere wenn der Turbokompressor in der Nähe seiner
Pendellinie arbeitet und daher einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Die zur Anwendung kommenden
Turbokompressoren können sowohl auf der Turbinenseite, als auch auf der Kompressorseite mehrteilig
oder mehrstufig sein, wobei auf der Kompressorseite Zwischenkühlung vorgesehen sein kann.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert.
Fig. 1 ist ein Prinzipschema der Maschine mit einem hydromechanischen System zur Steuerung der
Drosselmittcl;
Fig. 2 zeigt die Kennlinien Förderleistung/Druck der Brennkraftmaschine und eines mit ihr gemäß
Fig. 1 vereinigten Turbokompressors;
Fig. 3 zeigt die Kurven des Leistungsverlaufs der in der Anlage gemäß Fig. 1 eingesetzten Brennkraftmaschine
als Funktion ihrer Drehzahl für verschiedene Werte der Auspufftemperatur Γ bis zu dem
größten zulässigen Wert von 650° C;
Fig. 4 zeigt schematisch eine Abwandlung gegenüber Fig. 1, und
Fig. 5 zeigt schematisch eine weitere Abwandlung.
In F i g. 1 erke.int man eine Brennkraftmaschine 10,
nämlich einen Viertaktdieselimotor mit niedrigem Kompressionsverhältnis (von unter 12) und einen
Turbolader, welcher durch eine Turbine 11 und einen Kompressor 12 gebildet wird; die Rotoren von Turbine
und Verdichter sind durch eine Welle 13 verbunden. In dem Lufteinlaß des Fliehkraftkompressors 12
ist ein mit der Welle durch eine Kupplung 16 gekuppelter elektrischer Anlaßmotor 15 angebracht. Der
Kompressor 12 hat ein hohes Verdichtungsverhältnis, etwa größer als 6.
Bekanntlich kann man derart hohe Verdichtungsverhältnisse mit gegenwärtig verfügbaren einstufigen
Überschallkompressoren erhalten. Ein Luftkühler 17 mit (nicht dargestellten) Mitteln für seine Außerbetriebsetzung
ist zwischen dem Kompressor 12 und der Ladeluftleitung 18 des Motors angeordnet. Eine mit
einer Kraftstoffzufuhr 20 versehene Hilfsbrennkammer 19 gestattet die Vorwärmung der von der Auspuffleitung
21 des Motors kommenden Abgase vor ihrer Zufuhr zu der Turbine 11, wenn die in diesen
Gasen enthaltene Energie ungenügend ist.
Eine im Betrieb der Anlage ständig offene Umblaseleitung
22 ermöglicht der von dem Kompressor 12 gelieferten und von dem Motor 10 nicht aufgenommenen
Luft, zu der Turbine zu gelangen. Diese Umblaseleitung verbindet die stromaufwärtige Seite des
Kühlers 17 mit der Hilfsbrennkammer 19. In der Umblasleitung 22 ist ein Differenzdruckventil 23 angeordnet,
welches der diese Leitung in Richtung auf die Hilfsbrennkammer 19 durchströmenden Luft einen
Druckabfall AP = P1-P1 erteilt, welcher praktisch
linear mit dem Ausgangsdruck P2 des Kompressors zunimmt und von der die Leitung durchströmenden
Strömungsmenge unabhängig ist.
Das Differenzdruckventil 23 kann von der in der deutschen Offenlegungsschrift 2316027 beschriebenen
Art sein.
Es sei zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 2 das Problem beschrieben, welches bei Betrieb der Anlage
mit niedrigen Drücken und niedrigen Förderleistungen im Turbolader auftritt.
Da der Motor 10 die volumetrische Bauart aufweist und über den Kühler 17 Luft empfängt, welche im
allgemeinen eine etwa konstante Temperatur (etwa 100° C) hat, ist seine Kennlinie (Verlauf der in der
Zeiteinheit aufgenommenen Luftmasse Q als Funktion des Verdichtungsverhältnisses P2ZPi) bei konstanter
Drehzahl N praktisch eine durch den Ursprung gehende Gerade, deren Steigung um so kleiner
ist, je kleiner die Drehzahl ist. Beispielshalber sind die Kennlinien A„,At und A2 eines typischen Dieselmotors
V8 von 800PS für N = 2000 U/min,
J5 N = 2500 U/min und N = 2800 U/min in Fig. 2 gestrichelt
gezeichnet, wobei die Kurve A, durch den Nennpunkt PM geht.
Da der Turbokompressor infolge des Vorhandenseins der ständig offenen Umblaseleitung 22 wie eine
Gasturbine arbeitet, hat der Kompressor 12 eine einzige Kennlinie, welche durch den Punkt P2ZP1 = 1
(worin P1 den Atmosphärendruck bezeichnet) und Q = O (worin Q die von dem Kompressor in der Zeiteinheit
gelieferte Luftmenge bezeichnet) geht. Diese Kennlinie B ist eine konkave Linie, für welche ein
Beispiel in Fig. 2 angegeben ist. Ihre genaue Form ' hängt von der Durchlässigkeit der Turbine ab, und
es ist nicht möglich, sie bei einem gegebenen Turbokompressor in einfacher Weise zu verändern. Die befriedigende
Anpassung des Kompressors 12 an den Motor 10 erfordert, daß der Nennpunkt Pc des Kompressors
einer Förderleistung entspricht, welche um 5 bis 15 % größer als die dem Nennpunkt PM des Motors
entsprechende ist.
Wie man sieht, verläuft die Kurve B zwangsläufig unterhalb der Kurven A in der Nähe des Ursprungs
für einen Wert π, = 1,7 von PJP2 bei 2500 U/min
in dem dargestellten Fall.
Ein Betrieb unterhalb dieses Punkts ist ausgeschlossen,
da er eine umgekehrte Strömung in dei Umblaseleitung 22 und das Erlöschen der Hilfsbrennkammer
19 zur Folge hätte. Die Betriebsbedingungen mit einem zu P2 proportionalen Druckabfall Δ Ρ wären
nicht mehr erfüllt. Wenn man sich nun damit begnügt,
die Einspritzung von Kraftstoff mittels dei Vorrichtung 20 so zu steuern, daß der von einer Sonde
24 festgestellte Druck in der Ladeluftleitung 18 aul einem genügenden Pegel gehalten wird, um die
Selbstzündung zu ermöglichen, und wenn dieser Pegel
einem unter π, liegenden Wert π2 von P2IP, entspricht,
sieht man, daß eine Beschleunigung vom Leerlauf bis zu der Nenndrehzahl unmöglich ist. Wenn
z. B. π2 = 1,5 (wie in Fig. 2 dargestellt) ist es unmöglich,
vom Leerlauf bis auf 2000 U/min und erst recht nicht darüber hinaus zu beschleunigen; denn die
Hilfsbrennkammer 19 würde vor 2000 U/min infolge Luftmangels erlöschen, und der Motor würde ebenfalls
stehenbleiben, da der Turbokompressor mit den Auspuffgasen des Motors 10, welche eine niedrige
Temperatur haben, nicht selbständig arbeiten kann. Dieser Zustand kann bei einer doppelten Auskupplung
an einem Fahrzeug oder bei der Abwärtsfahrt mit Motorbremsung sowie beim Hochtreiben oder einer
Hohlraumbildung einer Schiffsschraube auftreten und eine Störung des Betriebs hervorrufen.
Ein einfaches Hilfsmittel besteht darin, den »unteren« Wert π2 so weit zu vergrößern, daß er über π,
liegt. Dies erhöht aber den Verbrauch bei Teillast und im Langsamlauf beträchtlich. Eine andere Lösung besteht
darin, einen Kompressor vorzusehen, dessen Förderleistung im Nennpunkt Pc erheblich über der
für den Motor erforderlichen liegt. Dann ist aber die Anpassung schlecht. Die durch die Umblaseleitung 22
strömende Strömungsmenge wird dann nämlich wenigstens bei Teillast zu hoch, und die Kühlung durch
die Verdünnung der Auspuffgase des Motors erfordert entweder eine Vergrößerung der Vorwärmung
in der Kammer 19 (und somit eine Erhöhung des Gesamtverbrauchs), oder eine Erhöhung der Auspufftemperatur
des Motors mit der Folge einer thermischen Überlastung desselben.
Das Drosselventil 25 hilft den obigen Fehler zu unterdrücken,
ohne deshalb den Verbrauch im Langsamlauf und bei geringer Belastung zu erhöhen, wobei
es gestattet, eine gute Anpassung des Kompressors an den Motor beizubehalten.
Das Drosselventil 25 für den dem Motor 10 zuströmenden
Luftstrom ist in Fig. 1 durch eine Drehklappe dargestellt, welche durch ein beliebiges anderes Organ
ersetzt werden kann; zu beachten ist, daß die Drücke beiderseits des Drosselventils keine merkliche Wirkung
auf dieses im Sinne eines Öffnens oder Schließens ausüben; es ist ein System zur automatischen
Steuerung des Drosselventils 25 vorzusehen, welches dieses voll offenhält, wenn die Belastung des Motors
größer als ein bestimmter Bruchteil (z. B. 20%) seiner Nennlast ist und unterhalb dieser Schwelle das Drosselventil
25 teilweise schließt, um die dem Motor 10 zuströmende Luftmenge zu begrenzen, und zwar auf
einen Wert, welcher gleichzeitig so klein ist, daß die Strömungsmenge in der Leitung 22 das Arbeiten der
Brennkammer 19 ermöglicht, und so groß, daß die Temperatur eines kritischen Teils des Motors 10 (im
allgemeinen die Temperatur am Auspuff) nicht einen bestimmten Grenzwert übersteigt.
Diese Begrenzung ist kein Nachteil für den Motor. Bei Fehlen des Drosselventils 25 saugt nämlich der
Motor bei geringer Leistung viel mehr Luft an, als für die Verbrennung erforderlich ist, und die Auspufftemperatur
ist erheblich niedriger, als die zulässige Höchsttemperatur. Bei gegebener Leistung ist die
Auspufftemperatur eine stark abnehmende Funktion der Drehzahl W (das Verhältnis Luft/Kraftstoff
nimmt dagegen etwa proportional zu N zu). Diese Eigenschaft geht aus Fig. 3 hervor: Fig. 3 zeigt für eine
gegebene Auspufftemperatur Te den Verlauf des auf
die größte Nenndrehzahl N11111x bezogenen Bruchteils F
der Nennleistungeines typischen Motors als Funktion der Drehzahl N für eine Anlage, deren Hilfsbrennkammer
19 in Betrieb genommen werden muß, wenn ·"> F kleiner als 20% ist, um P2/P] auf dem Wert π,
zu halten und die Selbstzündung sicherzustellen. Man sieht, daß man sich bei geringer Belastung und hoher
Drehzahl des Motors stets in Betriebszonen befindet, in welchen die Auspufftemperatur Tr gering ist und
m durch Drosselung des Einlasses ohne Oberhitzungsgefahr
erhöht werden kann.
Das automatische Steuersystem kann daher einen sehr einfachen Aufbau haben. Es genügt eine der
Auspuffleitung zugeordnete Temperatursonde und ein von dieser Temperatursonde beeinflußtes Organ
zur Verstellung des Drosselventils 25, wobei dieses Organ so arbeitet, daß die Austrittstemperatur der
Gase entweder konstant gehalten wird oder unterhalb von F = 20% eine Funktion von N/Nmax ist. Unabhängig
von der gewählten Steuerart hat dies eine Durchbiegung der Kennlinien des Motors bei konstanter
Drehzahl zur Folge. Beispielshalber ist in Fig. 2 gestrichelt die Durchbiegung der Kennlinie A,
der Nenndrehzahl dargestellt, deren unterer Teil die Kennlinie A0 erreicht und daher die Kurve B unterhalb
von π, kreuzt.
Es ist jedoch zu bemerken, daß die Hilfsbrennkammer erlischt, wenn der Motor bei beliebiger Belastung
von 2800 U/min an mit übermäßiger Drehzahl läuft
jo (die über der Kurve B liegende Kurve A2 entspricht
dieser Drehzahl). Es muß daher eine Vorrichtung zur Wiederzündung der Hilfsbrennkammer 19 nach einem
Übergang zu einer überhöhten Drehzahl vorgesehen werden, oder es muß der Übergang zu überhöh-
J5 ten Drehzahlen verhindert werden.
Das Drosselventil 25 und sein Steuersystem sind einer Abgasrückführungsleitung 26 zur Rückführung
der heißen Gase zugeordnet, welche bei Wirksamwerden des Drosselventils 25 den stromabwärts von ihm
herrschenden Druck P3 am Einlaß des Motors durch
Zufuhr von am Ausgang der Hilfsbrennkammer 19 entnommenen heißen Gasen wiederherstellt. Diese
Abgasrückführungsleitung 26 stellt stromabwärts der Hilfsbrennkammer 19, wo der Druck P3 herrscht, eine
Verbindung mit der Ladeluftleitung 18 des Motors her. 11 der Abgasrückführungsleitung 26 ist ein Rückschlagventil
27 angeordnet, welches die Abgasrückführungsleitung 26 schließt, solange die Frischluft
nach Durchströmung des Drosselventils 25 von dem
so Motor mit einem über P3 liegenden Druck angesaugt
wird.
Es sei hier daran erinnert, daß, da AP = P2- P3
nur eine Funktion von P2 ist, die das Drosselventil 25 durchströmende Luftmenge vollständig durch den
von dem Drosselventil dargebotenen Durchtrittsquerschnitt bestimmt wird. Das Regelsystem für das
Drosselventil 25 kann sehr einfach sein; es kann sich auf die in Fig. 1 dargestellten Bestandteile beschränken.
Beim Arbeiten mit geringer Leistung (wenn der Druck P2 einen Bruchteil F von weniger als 20% des
Nenndrucks in dem in Fig. 3 dargestellten Fall beträgt, wobei der Luftkühler 17 außer Betrieb ist, die
Hilfsbrennkammer 19 arbeitet und das Drosselventil 25 teilweise geschlossen ist), besteht zwischen der
Motoreintrittstemperatur T5 des Gemisches Luft—Auspuffgase der Ausgangstemperatur T2 des
Kompressors, der Temperatur T3 der zurückgeführten
Gase, der angesaugten Luftinenge qa und der von dem
Motor angesaugten Gesamtmenge </(ll die angenäherte
Beziehung:
T f = (f/0 /(/m) T1 +(\- %'<L·) Ti
Unter der Annahme, daß der durch das Differenz- ■-. druckventil 23 erzeugte Druckabfall AP=P3-P-, zu
P1 proportional ist und daß T, und T3 nur von P2
abhängen (was bedeutet, daß der Kompressor eine einzige Kennlinie hat), zeigt eine einfache Rechnung,
daß T5 (bei gegebener Umgebungstemperatur) praktisch konstant bleibt, wenn der von dem Drosselventil
25 dargebotene Querschnitt F zu der Motordrehzahl N proportional ist, solange die Hilfsbrennkammer
wirksam ist, um P, auf dem tiefsten Wert (π, in Fig. 2) zu halten. " ι-,
Unter diesen Bedingungen läßt sich eine konstante Motoreintrittstemperatur während derjenigen Betriebsperioden,
in welchen die Hilfsbrennkammer 19 in Tätigkeit ist, um P2 auf dem tiefsten Wert π2 zu
halten, einfach dadurch aufrechterhalten, daß der Querschnitt S des Drosselventils 25 zu der Motordrehzahl
yv proportional gehalten wird.
Die Vorrichtung der Fig. 1 enthält ein automatisches Regelsystem, welches gestattet, diese Bedingung
zu erfüllen und außerdem Veränderungen der r> Umgebungstemperatur zu kompensieren, zu welcher
die Temperatur T1 (für einen gegebenen Wert von K2) und die Motoreintrittstemperatur T5 proportional
sind, solange der Kühler 17 außer Betrieb ist. Diese Kompensation erfolgt, wie weiter unten ausgeführt, jo
durch Veränderung des Proportionalitätsverhältnisses zwischen dem Querschnitt S des Drosselventils 25
und der Drehzahl N des Motors.
Das Regelsystem enthält einen Druckgeber, welcher Öl oder ein anderes hydraulisches Druckmittel j->
mit einem zu dem Quadrat der Motordrehzahl N proportionalen Druck liefert; ferner umfaßt es ein mit
dem Drosselventil 25 verbundenes Betätigungsglied und einen auf den Druck P1 vor dem Drosselventil
25 ansprechenden Umschalter oder Verteiler, welcher je nach dem Wert dieses Drucks P, den Öldruck aus
dem Druckgeber in voller Höhe oder nach Herabsetzung an das Betätigungsglied anlegt.
Der Druckgeber umfaßt eine Ölpumpe 28, welche von dem Motor 10 angetrieben wird und eine zu der
Drehzahl N proportionale Förderleistung Qh = kt N
hat. Diese Ölpumpe saugt Öl aus einem Vorratsbehälter 29 an und fördert es in eine Leitung 30 mit einem
geeichten Überdruck- oder Schutzventil 31. Der Förderdruck Ph der Pumpe wird durch einen oder -,n
mehrere Leckströmungskreise mit einer Düse festgelegt, deren Querschnitt festliegt, oder eine Funktion
eines zu berücksichtigenden Betriebspararneters ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei parallele Leckströmungskreise vorgesehen; der eine
dieser Leckströmungskreise umfaßt einen mit einer festen Düse 33 des Querschnitts s, versehenen Kanal
32 für den Rückfluß zu dem Vorratsbehälter 29; der andere umfaßt einen Kanal 34 ebenfalls für den Rückfluß
zu dem Vorratsbehälter 29; dieser Kanal 34 ist mit einer Düse 35 versehen, deren Durchtrittsquerschnitt
s2 eine Funktion der Stellung einer Nadel 36
ist; die Nadel 36 ist von einer der Umgebungstemperatur T0 ausgesetzten Thermometerkapsel 37 getragen:
Der in der Leitung 30 herrschende Druck Ph ist
(wenn der erste Leckströmungskreis offen ist):
ρ _ JL \jl I (. 1 - \2
worin A:, eine Konstante ist.
Wenn der Druck Ph 50 Bar bei der Nenndrehzahl
erreichen kann, wird das Überdruck- oder Schutzventil 31 z. B. auf 60 Bar eingestellt.
Das Betätigungsglied wird durch ein zweistufiges hydraulisches Kraftgerät 38 gebildet; dieses umfaßt
in einem Zylinder 39 einen Hauptkolben 40, dessen Kolbenstange mit einem Hebel 52 verbunden ist, welcher
seinerseits fest mit dem Drosselventil 25 verbunden ist; der Hauptkolben 40 ist auf einer Seite dem
Atmosphärendruck P0 und auf der anderen Seite dem Druck Ph' ausgesetzt; dieser Druck Ph' herrscht in
einer Relaiskammer 42; eine Rückholfeder 41 wirkt dem Druck Ph' entgegen; ferner umfaßt das Betätigungsglied
einen Steuerkolben 43, auf welchem der Druck Ph' in der Relaiskammer 42 und eine
geeichte Gegenfeder 44 im Sinne einer Entfernung von dem Hauptkolben 40 einwirken, während der
Förderdruck Ph der Pumpe 28 in dem anderen Sinn wirkt.
Der Umschalter 45 bringt den Druck in der Relaiskammer 42 auf den Wert P0, wenn der Vorverdichtungsgrad
P2/Pu kleiner als ein gegebener Wert ist,
z. B. π, (Fig. 2), um so die Betätigung des Drosselventils
25 durch den Hauptkolben 43 zu bewirken (wobei sich dann der Kolben 40 praktisch im Gleichgewicht
befindet), oder den Wert Ph, wenn P2/P0 größer
als dieser Wert π, ist, wodurch der Kolben 40 bis in seine der vollen öffnung des Drosselventils 25
entsprechende Grenzstellung (in Fig. 1 nach links) verschoben wird.
Der Umschalter 45 umfaßt ein Gehäuse, welches an den Kanal 32 angeschlossen ist und in welchem
sich ein Schieber 46 befindet; dieser Schieber 46 ist in einer Richtung dem Druck P, und in der anderen
Richtung der Wirkung einer geeichten Feder 47 ausgesetzt. Die Feder 47 ist so geeicht, daß, wenn P2/P1,
kleiner als der Wert π, ist, der Schieber 46 seine voll ausgezogene Stellung einnimmt, in welcher er den Kanal
32 auf Entleerung schaltet; wenn dagegen P2I'P0
den Wert π, übersteigt, unterbindet der Schieber 46
die Entleerung (gestrichelte Stellung).
Wenn die Umgebungstemperatur T0 in weiten
Grenzen schwanken kann, wird zweckmäßig π3 ein
um so höherer Wert gegeben, je niedriger T0 ist. Hierfürgenügt
es, wie gestrichelt in Fig. 1 angegeben, den auf den Schieber 46 wirkenden Druck durch einen
ins Freie mündenden Leckkanal gegenüber dem am Einlaß des Motors 10 herrschenden Druck zu korrigieren
mit Hilfe einer Düse 48 konstanten Querschnitts und einer Stelldüse, deren Querschnitt durch
eine von einer Thermometerkapsel 50 getragenen Nadel 49 geeigneten Profils gesteuert wird.
Es wird nun angenommen, daß keine Modulation des Werts π3 des Drucks in Abhängigkeit von der
Umgebungstemperatur T0 vorgesehen ist, sondern
nur eine Modulation des Drucks Ph in Funktion dieser
Temperatur T11.
Zur Vereinfachung sei weiter angenommen, daß der Turbokompressor unter Benutzung des Anlassers
15 zunächst angelassen und hierauf auf die Betriebsdrehzahl gebracht wird. Der Druck Ph ist dann Null,
und der Ladedruck ist gering. Die Federn 41 und 44 bringen die Kolben 40 und 43 in ihre Anschlagstellung
(in Fig. 1 nach rechts), welche so gewählt ist, daß sie der vollständigen Schließung des Drosselventils 25
entspricht. Der Schieber 46 schaltet die Relaiskammer 42 auf Entleerung.
Es wird dann der Anlasser 51 des Motors 10 betätigt.
Solange der Motor mit dem Anlasser läuft, ist seine Drehzahl gering (z. B. kleiner als 250 U/min bei
einer Nenndrehzahl von 2500 U/min). Der Druck ph
bleibt unter dem Wert (z. B. 0,5 Bar), bei welchem der Kolben 43 sich unter Überwindung der Vorspannung
der Feder 44 zu verschieben beginnt (wobei Ph' gleich P11 bleibt).
Unter diesen Bedingungen läuft der Motor 10 an, wobei er unmittelbar von der Brennkammer 19 gelieferte
Gase ansaugt und diese durch die Umblaseleitung 22 einen Luftiiberschuß empfängt, welcher zur
Verbrennung des in den Motor 10 eingespritzten Kraftstoffs bei weitem ausreicht.
Wenn der Motor angelaufen ist, aber noch im Langsamiauf oder mit geringer Belastung läuft und
der Wert π} von P,/P11 noch nicht erreicht ist, öffnet
das Kraftgerät 38 das Drosselventil 25 allmählich, dessen Luftdurchtrittsquerschnitt und Luftdurchsatz
praktisch zu der Drehzahl N proportional werden, wobei der Proportionalitätskoeffizient von T11 abhängt.
Hierfür genügt es, den Verlauf des Durchflußquerschnitts des Drosselventils 25 proportional zu der
Quadratwurzel der Verschiebung des Hauptkolbens 40 von der Stellung der vollen Schließung aus veränderlich
zu machen.
Schließlich geht, wenn der Wert jr, überschritten wird (welcher zweckmäßig etwas größer ist, als dem
Wert des Sparbetriebs oder des Erlöschens der Hilfskammer
19 entspricht), der Schieber 46 in die in Fig. 2 gestrichelte Stellung, wobei Ph' gleich Ph wird
(welcher infolge der Aufhebung eines Leckweges gleichzeitig zunimmt).
Wenn vorgesehen ist, daß der Turbokompressor vor dem Anwerfen des Motors angeworfen wird und
selbständig mit der Hilfsbrennkammer arbeitet, sollte dafür gesorgt sein, daß Teile des Motors durch die
Verbrennungsgase der Hilfskammer 19 erwärmt werden, wodurch das Anlassen des Motors 10 erleichtert
wird.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform (in welcher die bereits in Fig. 1 dargestellten Teile das
gleiche Bezugszeichen tragen) wird diese Vorwärmung durch Schaffung eines zeitweiligen ins Freie
führenden Lecks in der Ladeluftleitung 18 des Motors
erreicht. Der Leckweg weist eine oder mehrere Leitungen 53 kleinen Durchmessers auf, deren Mündung
ins Freie mit einem Ventil versehen ist. Dieses Ventil umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform einen
Konus 54, welcher von einer unter dem Abgabedruck der Pumpe 28 stehenden Kapsel 55 getragen wird;
das Ventil schließt sich deshalb automatisch, sobald der Motor angelassen ist. Dieses Ventil könnte auch
von Hand betätigt werden.
Man sieht, daß nach dem Anlassen des Turbokompressors bei geschlossenem Drosselventil 25 ein
schwacher, von der Hilfsbrennkammer kommender Strom heißer Gase (von etwa 500° C) die Ladeluftleitung
18 erfüllt und von da ins Freie austritt, wobei er die von ihm bestrichenen Metallmassen erwärmt
(durch gestrichelte Pfeile in Fig. 4 angegebener Weg). Hierdurch wird das Anwerfen des Motors erheblich
erleichtert und eindeutig gemacht.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform (in welcher die in Fig. 1 dargestellten Teilen entsprechenden
Teile mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind) sind wesentliche Teile der erfindungsgemäßen
Ausrüstung in einem einzigen Kasten zusammengefaßt, an welchem der Kompressor 12 und
die Turbine 11 unmittelbar befestigt sind. Diese Lösung gestattet, die Größe der Rohrleitungen weitgehend
zu verringern und das System sehr gedrängt zu machen.
Der Kasten enthält die Hilfsbrennkammer 19, welche zweckmäßig die in der französischen Patentschrift
7411011 beschriebene Bauart aufweist, und in unmittelbarer
Nähe der Hilfsbrennkammer 19 das Differenzdruckventil 23 zur Erzeugung eines Druckabfalls.
Die von dem Kompressor gelieferte Luftmenge, deren Weg durch vollausgezogene Pfeile angedeutet
ist, erfüllt das Innere des Kastens 50, in welchem sie sich in zwei Ströme aufteilt: einen ersten Strom, welcher
zu der Ladeluftleitung 18 des Motors über den Luftkühler 17, den durch einen Sitz 51 begrenzten
Durchlaß und den Einlaßstutzen 52 ankommt, und einen zweiten, der Brennkammer 19 zuströmenden
Strom. Von diesem zweiten Strom bildet ein Teil die Verbrennungsluft und tritt durch Öffnungen 53 mit
festem Querschnitt und durch Öffnungen 54 mit veränderlichem Durchtrittsquerschnitt in die Hilfsbrennkammer
ein, wie in der deutschen Patentanmeldung P 25 13889.0-13 der Anmelderin angegeben. Ein anderer
Teil bildet die Verdünnungsluft und durchströmt das Differenzdruckventil 23, welches die
Druckdifferenz zwischen der strömungsaufwärts liegenden
Seite und der strömungsabwärts liegenden Seite der Kammer 19 regelt. Diese Luft und die Verbrennungsgase
der Kammer 19 werden von einer Strahlpumpe 55 angesaugt, welche durch die Auspuffgase
des Motors angetrieben wird. Der größeren Klarheit wegen ist der Weg der Auspuffgase und des
Verbrennungsgases durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
Die Leitung 26 verbindet eine Verdünnungskammer 56, welche in dem Kasten 50 auf die Verbrennungszone
der Kammer 19 folgt, mit einer in der Einlaßleitung 52 liegenden Mündung, welche im
normalen Betrieb durch das Ventil 27 verschlossen ist, welches in dieser Stellung den Sitz 51 vollständig
freigibt. Nach Maßgabe der Verschiebung des Ventils 27 (in Fig. 5 nach links) zur öffnung dieser Mündung
wird der Durchtritt von Frischluft zu der Einlaßleitung
52 gedrosselt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Abgasturbogeladene Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine
mit niedrigem Kompressionsverhältnis, mit einer Ladeluftumblaseleitung
zu einer in der Abgasleitung angeordneten Hilfsbrennkammer,
mit einem in der Umblaseleitung angeordneten Regelventil, mit einer Abgasrückführung,
die zwischen Turbine und Hilfsbrennkammer abzweigt und in die Ladeluftleitung einmündet,
sowie mit einem Drosselventil in der Ladeluftleitung, das zwischen der Einmündung
der Abgasrückführungsleitung und der Abzweigung der Umblaseleitung sitzt, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Teillast und etwa Nenndrehzahl die der Brennkraftmaschine zugeführte
Luftmenge durch das Drosselventil unter die benötigte Gasmenge begrenzt und die Differenz zur
benötigten Gasmenge als Abgas(-Luftgemisch) aus der Abgasrückführungsleitung (26) ergänzt
wird, wobei überschüssige Ladeluft über das als Differenzdruckventil (23) ausgebildete Regelventil
abströmt, welches durch den Ladedruck vor dem Drosselventil (25) gesteuert ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der
Abgasrückführleitung (26) und des in ihr enthaltenen Ventils so bemessen ist, daß die an dem
Drosselventil (25) auftretende Druckdifferenz ungefähr gleich der von dem Differenzdruckregel ventil
(23) erzeugten Druckdifferenz ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladedruckverhältnis
für die Offenstellung des Drosselventils (25) festgelegt ist und zusätzlich von der Temperatur
im Kompressoreinlaß beeinflußt wird.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchflußquerschnitt des Drosselventils (25) im wesentlichen proportional zur Motordrehzahl
veränderbar ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Anlassen der Brennkraftmaschine und geschlossenem Drosselventil (25) die in der Abgasrückführleitung
(26) und der Einlaßleitung (18) vorhandene Luft über eine dann geöffnete Öffnung
(53) austritt.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Drosselventil (25) derart gesteuert ist, daß die Temperatur am Eingang des Motors im wesentlichen
konstant ist.
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Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2706696C2 (de) * | 1977-02-17 | 1982-04-29 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Verfahren zum Anlassen der Brennkammer einer Brennkraftmaschine |
JPS5920865B2 (ja) * | 1977-07-01 | 1984-05-16 | 株式会社日立製作所 | タ−ボチヤ−ジヤ付エンジンのegr機構 |
JPS53113910U (de) * | 1978-02-16 | 1978-09-11 | ||
FR2420659A1 (fr) * | 1978-03-22 | 1979-10-19 | Peugeot | Dispositif de recyclage des gaz d'echappement pour moteur diesel |
FR2443582A2 (fr) * | 1978-12-05 | 1980-07-04 | Peugeot | Dispositif de recyclage des gaz d'echappement pour moteur diesel |
FR2421277A1 (fr) * | 1978-03-31 | 1979-10-26 | Ts Dizelny Instit Tsnidi | Systeme de suralimentation de moteur diesel |
US4372121A (en) * | 1981-03-16 | 1983-02-08 | Sokolov Sergei S | Power-plant |
DE10319330B4 (de) * | 2003-04-29 | 2010-07-08 | Continental Automotive Gmbh | System und Verfahren zum Beeinflussen der Ansauggastemperatur im Brennraum eines Verbrennungsmotors |
US7779634B2 (en) * | 2004-07-23 | 2010-08-24 | Honeywell International Inc. | Use of compressor to turbine bypass for electric boosting system |
US7849840B2 (en) * | 2005-02-14 | 2010-12-14 | St James David | Electric motor assisted mechanical supercharging system |
JP2008202520A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Toyota Industries Corp | 予混合圧縮着火機関及びその吸排気装置 |
US7765805B2 (en) * | 2007-07-24 | 2010-08-03 | Kasi Forvaltning I Goteborg Ab | Enhanced supercharging system and an internal combustion engine having such a system |
US8468822B1 (en) * | 2010-12-07 | 2013-06-25 | Rix E. Evans | Charge preparation system for internal combustion engines |
CN102278193B (zh) * | 2011-05-10 | 2013-01-02 | 浙江大学 | 一种内燃机辅助增压系统 |
WO2018004358A1 (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-04 | Prescott Jared | Turbocharged two-cycle engine with intake and exhuast valves and higher compression |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2633698A (en) * | 1948-02-05 | 1953-04-07 | Nettel Frederick | Turbosupercharger means to heat intake of compression-ignition engine for starting |
US3096615A (en) * | 1961-09-21 | 1963-07-09 | Caterpillar Tractor Co | Turbocharger system for internal combustion engines |
DE1451899A1 (de) * | 1965-10-28 | 1969-08-21 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Ausruestung zum Betrieb eines Dieselmotors mit Abgasturbolader |
US3541784A (en) * | 1968-06-24 | 1970-11-24 | Bendix Corp | Control system for turbo charged internal combustion engine |
US3651636A (en) * | 1969-10-02 | 1972-03-28 | Caterpillar Tractor Co | Turbocharger control |
US3988894A (en) * | 1970-05-05 | 1976-11-02 | Melchior Jean F | Improvement in methods of supercharging an engine, preferably a diesel engine in such supercharged engines, and in supercharging units for such engines |
FR2219688A5 (de) * | 1973-02-22 | 1974-09-20 | France Etat |
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1975
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- 1976-04-23 NL NL7604333.A patent/NL164120C/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-04-23 BE BE166406A patent/BE841060A/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-04-23 DE DE2660433A patent/DE2660433C2/de not_active Expired
- 1976-04-23 NO NO761408A patent/NO147456C/no unknown
- 1976-04-23 PL PL1976189002A patent/PL115576B1/pl unknown
- 1976-04-23 US US05/679,631 patent/US4078387A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-04-23 DE DE2617709A patent/DE2617709C3/de not_active Expired
- 1976-04-24 JP JP51047122A patent/JPS51130716A/ja active Granted
- 1976-04-28 AR AR262971A patent/AR212965A1/es active
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Publication number | Publication date |
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---|---|---|
DE2518716C2 (de) | Abgasturbogeladene Brennkraftmaschine | |
DE60024776T2 (de) | Turbolader und abgasrückführungssystem | |
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Legal Events
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Ref country code: DE Ref document number: 2660433 Format of ref document f/p: P |
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