DE2658375C2 - Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader entsprechend den gattungsgemäßen Merkmalendes Anspruches 1.

Eine Brennkraftmaschine mit derartigen Merkmalen ist aus der DE-AS 24 46 490 bekannt. Beim Abgasturbolader dieser bekannten Brennkraftmaschine ist am Austritt des Ladeluft fördernden Verdichters ein relativ langer Diffusor angeschlossen, der andernends mit seiner Austrittsöffnung unmittelbar an die Eintrittsöffnung eines Ladeluftkühlers angeschlossen ist. Für derartig lange Diffusoren ist in der Regel nur an großen Zweitakt-Brennkraftmaschinen der nötige Platzbedarf vorhanden. Derart großzügige Platzverhältnisse sind aber bei solchen Brennkraftmaschinen nicht vorhanden, bei denen der zu verbauende Raum beengt vorgegeben ist, so daß die Aggregate des Abgasturboladers sowie die Leitungsführung von und zur Brennkraftmaschine einschließlich eines Ladeluftkühlers auf engstem Raum untergebracht werden müssen. Um eine derart gedrängte Bauweise zu erhalten, muß auf einen langen Diffusor entsprechend der bekannten Anordnung, der eine geradlinige Verbindung vom Verdichteraustritt zum Ladeluftkühlereintritt herstellt, verzichtet und der Ladeluftkühler derart angeordnet werden, daß dessen Eintrittsfläche parallel oder nahezu parallel zur Achse der am Austritt des Verdichters austretenden Ladeluftströmung liegt und letztere somit auf ihrem Weg zum Ladeluftkühlereintritt etwa rechtwinklig umgelenkt werden muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader der eingangs genannten Art Mittel vorzusehen, durch die die aus dem Verdichter mit großer Geschwindigkeit austretende drallbehaftete Ladeluft derart beeinflußbar ist, daß eine gleichmäßige Beaufschlagung einer parallel oder schräg ä zur Achse der am Austritt des Verdichters austretenden Ladeluftströmung angeordneten Ladeluftkühlereintrittsfläche mit möglichst kleinem Strömungsverlust erzielbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer

ίο Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Durch die erfindungsgemäße Diffusoranordnung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Der Ladeluftstrom wird am Austritt des Verdichters in zwei koaxiale Ströme aufgeteilt, die unabhängig voneinander bei unterschiedlichen Bedingungen verzögert und dann nach Verlassen der beiden Diffusoren dem Ladeluftkühler zugeführt werden. Die Ladeluft kann sich dabei auf relativ kurzem Wege entspannen, wobei sich in vorteilhafter Weise eine Geschwindigkeitsreduzierung mit der Folge eines statischen Druckgewinns ergibt, so daß die aus den Diffusoren austretende Ladeluft nahezu strömungsverlustlos auch bei den gegebenen engen geometrischen Bedingungen zum Ladeluftkühler geführt ist. Da die Diffusorwandungen glatt sind, stellen diese für die stark drallbehaftete Ladeluftströmung keinen nennenswerten Strömungswiderstand dar, infolge dessen sich die Ladeluft auf ihrem Weg durch die Diffusoren auch ohne Beeinträchtigung durch Verwirbelungsverluste entspannen kann. Die an den Austritten der Diffusoren vorhandene Ladeluftströmung besitzt eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung, mit der Folge, daß auch der Ladeluftkühler gleichmäßig beaufschlagt ist und somit einen guten Wirkungsgrad besitzt. Eine besonders gleichmäßige Verteilung der Ladeluft über der Eintrittsfläche des Kühlers ergibt sich dadurch, daß der innere Diffusor länger als der äußere ausgebildet ist und dieser bis etwa zur Mitte eines am Ladeluftkühler angeschlossenen kastenförmigen Kanalteiles des Verbindungskanales hineinragt. Dabei kann für die Verzögerung der Ladeluft im inneren Diffusor ein optimaler Erweiterungswinkel gewählt werden. Die Strömung im äußeren Diffusor wird durch die Drallkomponente stabilisiert, so daß beim Außendiffusor ein größerer Erweiterungswinkel als beim inneren Diffusor verwendet werden kann. Das besagte kastenförmige Kanalteil ist in vorteilhafter Weise durch eine Zwischenwand in zwei Teilkanäle unterteilt, in welch jeden jeweils einer der beiden Diffusoren ausmündet, wobei der innere Diffusor an der Zwischenwand befestigt ist. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die Entspannungsstrecke des äußeren Diffusors durch keinerlei Halterungsvorrichtungen für den inneren Diffusor behindert ist.

Es bleibt anzumerken, daß Doppeldiffusoren als solche in einer gasführenden Leitung an einer Brennkraftmaschine aus der DE-AS 10 77 001 bekannt sind. Auf den beschrittenen Lösungsweg für eine gezielte Ladeluftführung vermag diese bekannte Anordnung jedoch keinen Hinweis zu geben.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der

f>5 Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer ausführungsgemäßen Diffusoranordnung im Längsschnitt,

Fig.2 einen anderen Schnitt durch die Diffusoranordnung nach F i g. 1 entlang der dort eingezeichneten Schnittlinie U-II.

In den Figuren ist mit 1 der Austritt des Verdichters eines nicht dargestellten, an einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasturboladers und mit 2 ein Ladeluftkühler bezeichnet, dessen Eintrittsöffnung 3 parallel oder schräg zur Achse der am Austritt 1 des Verdichters austretenden Ladeluftströmung angeordnet ist. Der Austritt 1 des Verdichters ist über einen Verbindungskanal mit der Eintrittsöffnung 3 des Ladeluftkühlers 2 verbunden. Der Verbindungskanal ist dabei durch einen Diffusor 4 und ein kastenförmiges Kanalteil 5 begrenzt, in das der Diffusor 4 ausmündet Letzterer ist an den Austritt des Verdichters angeschlossen, erweitert sich kegelstumpfförmig und besitzt einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt Die Verbindung zwischen Austritt 1 und Diffusor 4 ist über einen am Austritt 1 angeordneten Flansch 6 hergestellt, an den ein am oberen Rand des Diffusors 4 befestig* sr Flansch 7 angeschlossen ist Die Verbindung zwischen Diffusor 4 und dem kastenförmigen Kanalteil 5 ist über einen am unteren Ende des Diffusors 4 angeordneten Flansch 8 hergestellt, an dem das Kanalteil 5 angeschlossen ist. Letzteres wiederum ist mittels eines Flansches 9 am Ladeluftkühler 2 angeschlossen. Die Eintrittsöffnung des nachfolgend mit »äußerer« bezeichneten Diffusors 4 ist mit 10 und dessen Austrittsöffnung mit 11 bezeichnet. Letztere kann wie in der Zeichnung gezeigt in der Ebene einer gleich großen Eintrittsöffnung 12 des Kanalteiles 5 oder bei geringfügiger Verlängerung des Diffusors 4 in das Kanalteil 5 hinein innerhalb des letzteren liegen.

Ausführungsgemäß ist im äußeren Diffusor 2 konzentrisch zu diesem wenigstens ein weiterer, nachfolgend »innerer« genannter Diffusor 13 angeordnet, der ebenfalls einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt besitzt und sich kegelstumpfförmig erweiternd mit seiner Eintrittsöffnung 14 am Austritt 1 des Verdichters anschließt sowie langer als der äußere Diffusor 4 ausgebildet ist Die mit 15 bezeichnete Austrittsöffnung sowie die Eintrittsöffnung 14 des inneren Diffusors 13 verhalten sich zur Eintrittsöffnurig 10 bzw. der Austrittsöffnung 11 des äußeren Diffusors 4 derart, daß an beiden Austrittsöffnungen 11 bzw. 15 etwa gleiche Ladeluftgeschwindigkeiten herrschen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das kastenförmige Kanalteil 5 durch eine Zwischenwand 16 in zwei Teilkanäle 17 bzw. 18 unterteilt in welch jeden einer der beiden Diffusoren 4 bzw. 13 ausmündet Die Austrittsöffnung 15 kann in der Ebene einer dann durchmesser- und querschnittsgleichen Durchtrittsöffnung 19 in der Zwischenwand 16 oder wie in den Figuren gezeigt bei geringfügiger Verlängerung des inneren Diffusors 13 in das untere Kanalteil 18 hinein innerhalb des letzteren liegen. Der innere Diffusor 13 ist an der im Kanalteil 5 befestigten Zwischenwand mittels eines Flansches 20 angeschlossen. Beide Diffusoren 4 bzw. 13 können wie in der Zeichnung gezeigt senkrecht oder als alternativ hierzu auch schrägstehend in das Kanalteil 5 und dort in den jeweiligen Teilkanal 17 bzw. 18 ausmünden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden von den Diffusoren zwei Strömungskanäle 21 bzw. 22 gebildet, von denen der äußere 21 einen ringförmigen Querschnitt aufweist. In diese von den Diffusoren 4 bzw. 13 gebildeten Strömungskanäle 21 bzw. 22 strömt die vom Verdichter geförderte Ladeluft unter Aufteilung in zwei Luftströme mit hoher Geschwindigkeit und mit starkem Drall ein. Dabei strömt ein Teil derselben durch die ringförmige Eintrittsöffnung 10 in den äußeren Strömungskanal 21, der andere Teil durch die Eintrittsöffnung 14 in den inneren Strömungskanal 22. Auf ihrem Weg durch diese sich erweiternden Strömungskanäle 21 bzw. 22 entspannt sich die Ladeluft, so daß sich ein Teil des dynamischen Druckes in statischen Druck umwandelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, mit einem den Austritt eines Ladeluft fördernden Verdichters und den Eintritt in einen Ladeluftkühler verbindenden Verbindungskanal, wobei zumindest der sich an den Austritt des Verdichters anschließende Teil des Verbindungskanales als ein im Querschnitt kreisförmiger oder ovaler Diffusor ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, daß im Diffusor (4), konzentrisch zu diesem, mindestens ein weiterer, längerer, jedoch ebenfalls am Austritt (1) des Verdichters anschließender, im Querschnitt kreisförmiger oder ovaler Diffusor (13) angeordnet ist, dessen Eintritts- und Austrittsöffnungen (14 bzw. 15) sich zu jenen (10 bzw. 11) des äußeren Diffusors (4) derart verhalten, daß an beiden Austrittsöffnungen (11 bzw. 15) etwa gleiche Ladeluftgeschwindigkeiten herrschen, daß außerdem der Verbindungskanal durch ein kastenförmiges Kanalteil (5) gebildet ist, das durch eine Zwischenwand (16) in zwei Teilkanäle (17 bzw. 18) unterteilt ist, in welch jeden einer der beiden Diffusoren (4 bzw. 13) ausmündet, wobei der innere Diffusor (13) an der Zwischenwand (16) befestigt ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Diffusoren (4, 13) senkrecht in den jeweiligen Teilkanal (17 bzw. 18) des kastenförmigen Kanalteiles (5) ausmünden.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Diffusoren (4, 13) schrägstehend in den jeweiligen Teilkanal (17 bzw. 18) des kastenförmigen Kanalteiles (5) ausmünden.