DE2641376A1

DE2641376A1 - Aufgeladene brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2641376A1
Application number: DE19762641376
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Eckert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-09-15
Filing date: 1976-09-15
Publication date: 1978-03-16

Description

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Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Thermostaten, der in Abhängigkeit von der Abgastemperatur die Drehzahl eines Kühlluftgebläses regelt.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist bekannt (DT-PS 1 17o 194)· Dabei ragt ein stabförmiger Meßfühler des Thermostaten in das Abgasrohr und die Längenänderung eines temperaturabhängigen Dehnstabes wirkt auf ein Ventil, das den Ölzuflüß zu einer hydrodynamischen Kupplung eines Kühlluftgebläses beherrscht. Je größer die Ölzufuhr zur hydrodynamischen Kupplung ist, desto mehr wird diese gefüllt, wodurch der Schlupf verringert wird. Mit sich verringerndem Schlupf nimmt die Drehzahl des Kühlluftgebläses zu.

Die ständig wachsenden Forderungen an die Wirtschaftlichkeit und die Umweltfreundlichkeit von Brennkraftmaschinen verlangen einen immer höheren Regelaufwand, damit die Brennkraftmaschine unter optimalen Betriebebedingungen arbeitet. Eine wesentliche Voraussetzung für eine einwandfreie Funktionsweise und schadstoffarme Verbrennung ist der Temperaturzustand der Brennkraftmaschine und insbesondere der Ansaugluft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine über weite Betriebebereiche optimal zu gestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Thermostat gleichzeitig eine Abgasklappe für eine Ladeluftheizvorrichtung mit Abgas und einen Schieber für die Rückführung von Abgas zur Ladeluft und bei Überschreitung einer gewählten, die Sicherheit des Motors gefährdenden Grenztemperatur des Abgases ein Ventil für einen Wasserzutritt zur Ladeluft steuert·

Es sind grundsätzlich Brennkraftmaschinen . bekannt (DT-AS

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1 211 437), bei denen in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ein Teil des Abgases der Verbrennungsluft zwecks Temperaturerhöhung beigegeben wird. Ferner wird bei diesen Brennkraftmaschinen den zurückgeführten. Abgasen Kaltwasser, Heißwasser oder Wasserdampf beigemischt. Die zurückgeführten Abgase sowie der beigemischte Wasserdampf bewirken außer einer Temperatürregelung der Ansaugluft eine Verbesserung des Verbrennungsablaufs durch Beeinflußung der chemischen Reaktionen.

Schließlich ist es bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen bekannt, die Ladeluft durch Kühler und Abgaswärmetauscher in einem bestimmten Temperaturbereich zu regeln.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung werden die verschiedenen Einflußmöglichkeiten auf einfache Weise in einer abgastemperaturabhängigen Regelung zusammengefaßt. Die Abgastemperatur ist eine besonders schnell ansprechende kritische Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine, die sich daher besonders für eine verzögerungsarme Regelung eignet. Durch die gleichzeitige Einflußnahme auf mehrere Einflußgrößen wird die Zeit bis zum Erreichen des gewünschten Betriebszustandes weiter verkürzt.

Der Bauaufwand für die Regelvorrichtung kann dadurch verringert werden, daß die Abgasklappe zugleich als Abgasbremsklappe ausgebildet ist, die in der Regel bei Fahrzeugmotoren zur Anwendung gelangt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Thermostat einen stab- oder rohrförmigen Temperaturfühler als Dehnglied aufweist, der über in Achsrichtung hintereinander angeordnete axial verschiebbare Betätigungs-

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elemente zunächst ein Kugelventil für Öl und bei weiterer Temperatursteigerung ein solches für Wasser öffnet. Durch diese Gestaltung des Thermostaten erreicht man in kleinstem Bauraum eine einfach herzustellende und betriebssichere Regelvorrichtung. Das oberhalb einer bestimmten Motor-Teillast zur Kühlgebläse-Kupplung strömende Öl betätigt auf einer Zwischenstation einen hydraulichen Kolben zur Klappensteuerung für den Wärmetauscher·

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen dies

Abb.l einen schematischen Aufbau des Ansaug- und Abgassystems sowie des Kühlsystems einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist,

Abb.2 einen Querschnitt durch ein Abgasklappenventil,

Abb.3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßan Thermostaten und

Abb.4 verschiedene Schaltstellungen des Thermostaten nach Abb. 3. '

Mit 1 ist ein Kühlluftgebläse bezeichnet, das eine nicht näher dargestellte hydrodynamische Kupplung mit regelbarer Ölfüllung aufweist. Die vom Kühlluftgebläse geforderte Kühlluft durchströmt einen Ladeluftkühler 2. Der Ladeluftkühler 2 ist als Kreuzstromkühler ausgebildet und wird ebenfalls von der Ladeluft durchströmt, die von einem Lader 3 eines Abgasturboladers gefördert wird. In Strömungsrichtung der Ladeluft ist vor dem Ladekühler 2 ein Abgaswärmetauscher 4 angeordnet. Dieser bildet gleichzeitig die Ladelufthaube vor

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dem Ladeluftkühler 2. Der Lader 3 wird von einer Abgasturbine 5 angetrieben, die über eine Abgasleitung 6 mit Abgas beaufschlagt wird. Vor der Abgasturbine zweigt eine Abgasrückführleitung 7 von der Abgasleitung 6 ab, um in einem gewählten Teillastbereich des Motors über einen sich mit der Klappenwelle drehenden Walzenschieber Abgas der Ladeluft beizumischen.

Hinter der Abgasturbine 5 führt eine Abgasleitung 8 zu einem Verteilerstutzen 9, in dem ein Klappenventil Io drehbar gelagert ist. Das Klappenventil Io wird über einen Stellhebel 11 von einer hydraulischen Stellvorrichtung 12 .betätigt. Die hydraulische Stellvorrichtung 12 besteht aus einem Zylinder, in dem ein nicht näher dargestellter Arbeitskolben beidseitig von Druckmittel beaufschlagbar ist. Wird der Arbeitskolben nicht von Druckmittel beaufschlagt, befindet er sich in der Mittelstellung und das Klappenventil Io nimmt die in Abb. 2 ausgezogene Lage ein, bei der der Abgaswärmetauscher 4 abgeschaltet ist und das Abgas über einen Anschlußstutzen 14 einem nicht näher dargestellten Abgasschalldämpfer zugeführt wird. Wird andererseits der Arbeitskolben über die Druckleitung 15 von oben z.B. über ein Bremspedal mit Drucköl beaufschlagt, nimmt das Klappenventil Io die gestrichelte Lage in Abb. 2 ein, wobei das Klappenventil Io gleichzeitig als Abbremsklappe dient. Die Beaufschlagung des Arbeitskolbens von oben er- , folgt also gleichzeitig mit der Betätigung der Bremsen eines Kraftfahrzeuges, während die Beaufschlagung des Arbeitskolbens durch Drucköl von unten durch einen Thermostaten gesteuert wird, dessen Temperaturfühler 17 in die Abgasleitung 8 hineinragt. Bei der Beaufschlagung des Arbeitskolbens der hydraulischen Stellvorrichtung von unten fließt das Überschussöl über eine Drossel in die Leitung 18 zur hydraulischen Kupplung des Kühlluftgebläses.

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In Abb. 3 sind nähere Einzelheiten des Thermostaten 16 dargestellt. Der Temperaturfühler weist ein äußeres, stirnseitig geschlossenes und am Umfang geschlitztes Halterohr 19 auf, in dem ein Dehnstab 2o axial verschibbar angeordnet ist..Der Dehnstab liegt mit einer Stirnseite an dem verschlossenen Ende 17 des Halterohrs 19 an. Mit seiner freien Stirnseite verstellt er temperaturabhängig einen Stößel 21. Dieser verschiebt eine Kugel 22 eines Kugelventils, die durch eine Feder 23 in Schließstellung auf einen Ventilsitz 24 gedrückt wird. Das Kugelventil beherrscht die Druckleitung 13, die in diesem Bereich quer zur Achse des Dehnstabes 2o verläuft.

Die Kugel 22 betätigt ihrerseits einen weiteren Stößel 25. Dieser wirkt nach Überwindung eines gewählten Spiels auf ein Kugelventil 26, daß eine Wasserleitung 27 beherrscht, die von einen Vorratsbehälter 28 zum Einlaß 29 des Laders 3 führt.

In Abb. 4 sind verschiedene Schaltstellungen dargestellt. In der linken Darstellung beginnt die Kugel 22 die Druckleitung 13 zu öffnen. In der mittleren Darstellung ist die Druckleitung 13 offen- und die Wasserleitung 27 beginnt zu öffnen. In der rechten Darstellung sind beide Leitungen 13 und 27 geöffnet.

Zwecks Kühlung und Rückkopplung wird in bekannter Weise dem Thermostaten über eine Kühlluftleitung 3o Kühlluft zugeführt, die über Bohrungen 31 wieder austritt. ^;

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine nach dem Start wird bei Abgastemperaturen unter ca. loo ⁰C ein Teil des Abgases der Ladeluft beigemischt. Die Steuerung erfolgt mittels eines Walzenschiebers, der zwecks gemeinsamer Verstellung mit dem

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Klappenventil Io verbunden ist. Gleichzeitig wird die Hauptmenge des Abgases durch das Klappenventil in den Abgaswärmetauscher 4 geleitet und erwärmt die Ladeluft» Mit steigender Abgastemperatur wird die durch den Abgaswärmetauscher 4 strömende Abgasmenge reduziert und der Durchfluß durch die Abgasrückführungsleitung 7 gedrosselt, bis bei Erreichen einer vorgebbaren Temperatur beide Abgasströme unterbrochen werden und das gesamte Abgas über einen Schalldämpfer ins Freie tritt. Mit zunehmender Abgastemperatur steigt ebenfalls die Drehzahl des Kühlluftgebläses 1, wodurch infolge der erhöhten Kühlluftmenge die Kühlleistung im Ladeluftkühler 2 vergrößert wird und eine vermehrte Kühlung der Ladeluft erfolgt. Überschreitet trotz der bisherigen Maßnahmen die Abgastemperatur einen vorgebbaren Grenzwert, öffnet das Kugelventil 26 und der Ladeluft wird zur Unterdrückung gefährlicher Bauteil-Temperaturen Wasser beigemischt«

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Claims

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5ooo Köln, den o7. Sept. 1976 Unser Zeichen: D 76/59 APTA R/Lo

Aufgeladene Brennkraftmaschine

Patentan sprüche

Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Thermostaten, in Abhängigkeit von der Abgastemperatur die Drehzalh eines Kühlluftgebläses regelt, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (16) gleichzeitig eine Abgasklappe (lo) für eine Ladeluftheizvorrichtung (4) mit Abgas und einen Schieber für die Rückführung von Abgas zur Ladeluft und bei Überschreitung einer gewählten Grenztemperatur des Abgases ein Ventil (26) für einen Wasserzutritt zur Ladeluft steuert.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasklappe (lo) zugleich als Abgasbremsklappe ausgebildet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (16) ein rohr- oder stabförmiges Dehnglied (2o) als Temperaturfühler aufweist, der über in Achsrichtung hintereinander angeordneten, axial verschiebbaren Betätigungselementen Kugeln (22, 26) von parallel geschalteten Kugelventilen betätigt, die quer zur Dehnstabachse liegende Kanäle (13, 27) beherrschen.

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