DE2805115A1

DE2805115A1 - Motorturboladereinrichtung

Info

Publication number: DE2805115A1
Application number: DE19782805115
Authority: DE
Inventors: Kumm Emerson
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US4083188A; SE7801524L

Description

Dipl.-Ing. A.Wasmeier _r Dipl.-ing. H. Graf

Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1

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Anmelder: THE GARRETT CORPORATION, 9851-9951 Sepulveda Boulevard, Los Angeles, California 90009, USA

Titel: Motorturboladerexnrichtung

Priorität: USA

767,276

10. Februar 1977

809833/0864

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5839300 Gerichtsstand Regensburg

Postscheck München 89369-801

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Zusammenfassung:

Gegenstand der Erfindung ist eine Motorturboladereinrichtung, insbesondere zum Aufladen eines Dieselmotors mit niedriger Verdichtung. In ihr sind Turbine und Kompressor mit-einander verbunden und es ist ein hydraulisches System mit einer ersten Motor/Pumpeneinheit, die mechanisch mit der Turbine und dem Kompressor verbunden ist, sowie eine zweite Motor/Pumpen-Einheit, die mechanisch über ein Ausgangsgetriebe mit dem Motor verbunden ist, vorgesehen. Das hydraulische System weist ferner Ventile, einen Akkumulator, ein Reservoir und Strömungsmittelleitungen auf, die die genannten Elemente und die Motor/Pumpen-Einheiten miteinander verbinden. Die erste Motor/Pumpen-Einheit arbeitet mit veränderlichem Volumen und wird durch einen Betätiger gesteuert, der auf Strömungsmitteldrücke in den Ansaug- und Auspuff krümmern des Motors anspricht. Die zweite Motor/Pumpen-Einheit besitzt eine feste Verdrängung, sie kann durch Strömungsmitteldruck aus dem Akkumulator in der Motoranlaufphase und

den
durch/Motor zum Einspeisen hydraulischen Druckes angetrieben werden, um den Akkumulator wieder aufzuladen, und unterstützt die Steuerung des Betriebes des Turboladers. Der Betrieb des Turboladers wird ferner zum Teil durch einen Ventilmechanismus gesteuert, der auf Strömungsmitteldrücke anspricht, welche durch die Motor/Pumpen-Einheiten während bestimmter Phasen des Motorbetriebes erzeugt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Turboladereinrichtung für j einen Motor mit niedriger Verdichtung, der einen Luftansaugj krümmer und einen Auspuffkrümmer aufweist, und mit einem mit dem

j Motor verbundenen Ausgangsgetriebe·

: Beispiele für derartige Einrichtungen ergeben sich aus den US-PSeri 2 309 968, 2 968 914, 3 048 005, 3 396 791 und 3 603 079.

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Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Motorturboladereinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine höhere Leistung als konventionelle, turboaufgeladene Motoren vergleichbarer Größe abgibt und die so gesteuert wird, daß ein optimaler Druckunterschied zwischen dem Motoreinlaß und dem Motorauslaß aufrechterhalten wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Turboladereinrichtung mit einem ' Kompressor vorgeschlagen, der von einer Turbine angetrieben wird, die auf Motorauspuffgase anspricht, um einen Motor mit Einlaßluft unter Druck zu speisen, und mit einer hydraulischen Steuereinrichtung zur Regelung des Betriebes des Turboladers, um den Druckunterschied zwischen dem Motoreinlaß und dem Motorauslaß aufrechtzuerhalten, was einen besonders wirksamen Motorbetrieb ergibt.

Ferner wird mit vorliegender Erfindung eine Turboladereinrichtung für einen Motor mit niedriger Verdichtung und mit einem Kompressor, der von einer Turbine angetrieben wird, die auf Maschinenauspuffgase anspricht, um den Motoreinlaß mit Druckluft und den Turbokompressor mit einer Strömungsmittelenergie umsetzenden Einheit zu speisen, die hydraulisch mit einer zweiten Strömungsmittel umsetzenden Einheit verbunden ist, vorgeschlagen, wobei Steuerbauteile in der Hydraulikverbindung zwischen den Einheiten angeordnet sind, um die optimalen Resultate zu gewährleisten.

Weiterhin wird mit vorliegender Erfindung eine Turboladereinrichtung vorgeschlagen, die die zwei bis zweieinhalbfache Leistung gegenüber herkömmlichen turboaufgeladenen Motoren vergleichbarer Größe liefert, wobei ein Kompressor mit großem Durchflußbereichs- und Nenndruckverhältnis von drei oder mehr verwendet wird, der komprimierte Luft in einen Dieselmotor einspeist, der ein volumetrisches Kompressionsverhältnis von weniger als 9:1 im Vergleich zu dem üblichen Kompressionsverhältnis von 14:1 und darüber besitzt; die Einrichtung weist

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eine Vorrichtung zum Kühlen der komprimierten Luft vor deren Einführung in den Motor auf, und die hydraulische Steuereinrichtung besitzt Energie aufnehmende und übertragende Verbindungen mit dem Turbolader und dem Motor und spricht auf Motorbetriebsbedingungen zur Erzielung von Steuerfunktionen an.

Schließlich wird mit vorliegender Erfindung auch eine Motorturboladereinrichtung mit einem Kompressor vorgeschlagen, der mechanisch mit einer Turbine verbunden ist, die so ausgebildet ist, daß sie durch Auspuffgase aus dem Motor angetrieben wird; der Ausgang aus dem Kompressor wird in den Motoreinlaß übergeführt und die Einrichtung besitzt einen hydraulischen Abschnitt mit ersten und zweiten Motor/Pumpen-Einheiten, die mechanisch mit dem Turbolader und dem Motor verbunden sind, ferner einen Akkumulator, ein Reservoir, Ventile und einen Betätiger hierfür, sowie Leitungen zwischen den Motor/Pumpen-Einheit en und den letztgenannten Elementen, wobei die erste der Motor/Pumpen-Einheiten mit variabler Verdrängung arbeitet und einen Steuerbetätiger aufweist, der auf Druckunterschiede zwischen den Motoreinla-ß- und -Auslaßkrümmern anspricht, um das Volumen der ersten Motor/Pumpen-Einheit einzustellen und den Ausgang des Turboladers zu verändern.

Mit vorliegender Erfindung wird eine Turboladereinrichtung erreicht, die die zwei-bis dreifache Leistung herkömmlicher turboaufgeladener Motoren liefert. Ein Kompressor mit einem großen Durchflußbereich und einem Nenndruckverhältnis von dreieinhalb oder mehr kann verwendet werden, um komprimierte Luft in einen Dieselmotor mit einem volumetrischen Kompressions verhältnis von weniger als neun (im Vergleich zu dem üblichen Kompressionsverhältnis von vierzehn oder mehr) einzuspeisen. Die heiße, komprimierte Luft aus dem Kompressor wird entweder direkt oder indirekt in einem Zwischenkühler durch Umgebungsluft gekühlt, bevor sie in den Dieselmotor eingeführt wird. Die hydraulische Steuereinrichtung für den Turbolader arbeitet in der Weise, daß ein optimaler Druckunterschied zwischen den

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Motoreinlaß- und Auslaßöffnungen weitgehend konstant aufrecht- j erhalten wird. Des weiteren weist eine derartige Einrichtung

einen Akkumulator für den Motoranlauf auf, so daß eine größere '■ Batterie überflüssig wird, woraus sich eine weniger aufwendige,)

billigere und leichtere Bauweise ergibt. !

Mit der Differenzsteuerung zur Regelung der Verdrängung der j Motor/Pumpen-Einheit zum Turbolader kann die herkömmliche I Dieselmotorsteuerung ohne Modifizierung verwendet werden, um | die motorgeregelte Drehzahl zu verändern, indem der Treibstoff-! fluß in der gewünschten Weise geändert wird. Wenn der Bedienen-| de mehr Leistung benötigt, bewirkt der erhöhte Treibstoffluß : zum Motor, daß die Auspuffgastemperatur erhöht und der Druckunterschied verringert wird, der einen geringeren hydraulischen Fluß und Druck aus der vom Turbolader angetriebenen Einheit j bewirkt. Es steht dann dem Turbolader mehr Energie zur Verfügung, wodurch er sehr rasch auf eine höhere Drehzahl be- ' schleunigt wird, was einen höheren Druck und einen größeren ; Luftstrom zum Motor ergibt. Die Kompressorabgabe- und Turbo- j laderdrehzahl wird exakt im Hinblick auf die Motoranforderungen j durch die Dxfferentialsteuerung sowohl bei Beschleunigung j als auch Verzögerung bei Bedienungsbefehlen mit geringer Obersteuerung gesteuert. Die hydraulischen Elemente ermöglichen
eine wesentlich raschere Beschleunigung des Turboladers und
des Motors, als dies mit herkömmlichen Einheiten möglich ist.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung
anhand eine· Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Turboladers, der einem
Motor zugeordnet ist und eine mit dem Motor verbundene
erfindungsgemäße Steuereinrichtung aufweist, und

Fig. 2, 3 und 4 schematische Schnittansichten, die ein Steuerventil und andere, Bestandteile der Steuereinrichtung bildenden Vorrichtungen zeigen.

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Der Turbolader 10 weist einen Turbinenteil 11 und einen Kompressorteil 12 mit einer gemeinsamen Welle 13 auf. Er ist in unmittelbarer Nähe eines Motors 14 angeordnet, der von ihm gespeist wird; der Motor besitzt einen Ansaugkrümmer 15 und einen Auspuffkrümmer 16.

Der Motor 14, der ein beliebiger Motor sein kann, vorzugsweise aber ein Dieselmotor mit niedriger Verdichtung ist, besitzt eine Hauptwelle 18, die zu einem Getriebe 20 mit einer Abgabewelle 21 führt.

Die Turbine 11 ist eine Zentripetalturbine; sie besitzt eine Ringwulst 22, die um den Umfang eines Rotors 23 herum angeordnet ist, welcher in radialer Richtung nach innen und axial verlaufende Kanäle 24 hat. Die Ringwulst ist mit Führungsschaufeln 25 ausgebildet, die Motorauspuffgase von der Ringwulst, die mit dem Auspuffkrümmer 16 verbunden ist, in die Kanäle 24 richtet, so daß der Rotor 23 in Drehung versetzt wird. Die Schaufeln 25 können einstellbar oder stationär ausgebildet sein.

Der Rotor 23 ist an einem Ende der Welle 13 befestigt, das entgegengesetzte Ende nimmt das Zentrifugallaufrad 26 auf₉ das einen Teil des Kompressors 12 bildet. Das Laufrad 26 weist eine Vielzahl von Schaufeln auf, die Kanäle bilden, welche sich in axialer Richtung in das Laufrad hinein und radial aus ihm heraus erstrecken. Ein Kollektordiffusorring 27 umgibt das Laufrad und nimmt die Luft auf, die in die Laufradkanäle eingesaugt und in radialer Richtung daraus abgegeben wird, wenn das Laufrad von der Turbine in Drehung versetzt wird. Der Ring 27 ist über die Leitung 28 mit dem Ansaugkrümmer 15 verbunden, und letzterer nimmt Luft aus ersterem auf, wenn das Laufrad in Drehung versetzt wird. Ein entsprechendes Kühlelement 30 ist zwischen dem Ansaugkrümmer 15 und dem Motor angeordnet, damit Wärme von der komprimiertten Luft, die über den Kompressor 12 dem Krümmer zugeführt wird, entzogen wird.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung weist eine hydraulische Steuereinrichtung auf, die zwei Hydraulikeinheiten besitzt, welche nachstehend als Strömungsmitteldruckenergieumsetzvorrichtungen oder Motor/Pumpen-Einheiten bezeichnet werden. Eine solche Einheit, die mit 34 bezeichnet ist, besitzt eine Welle,die mit der Welle 13 oder dem Laufrad 26 des Turboladers verbunden ist, um Drehenergie an sie abzugeben und von ihr aufzunehmen. Die Motor/Pumpen-Einheit 34 arbeitet mit veränderlicher Verdrängung, wie nachstehend ausgeführt wird. Die zweite Motor/ ! Pumpen-Einheit 3 5 arbeitet mit fester Verdrängung und ist mechanisch mit dem Motor 14 über das Getriebe 20 verbunden, um Drehenergie zum Motor zu übertragen und vom Motor aufzunehmen. Die Einheiten 34 und 35 verwenden hydraulische Strömungsmittel und sind als Vorrichtungen mit positiver Verdrängung bekannti Die Verdrängung der Motor/Pumpen-Einheit 34 wird von einem Betätiger 36 gesteuert, der auf Strömungsmitteldruckunterschiede in den Motoreinlaß- und Auslaßkrümmern 15 und 16 anspricht, wobei Leitungen 37 und 38 zum Verbinden von Druckkammern im Betätiger mit den Krümmern dienen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Betätiger 36 ein Gehäuse 37A auf, das durch eine Meebran 38A in Druckkammern 3 9 und 40 unterteilt ist. Die Membran 38A ist über eine Stange mit dem das Volumen verändernden Arm 41 der Einheit 34 verbunden. Die Federvorrichtung 42 im Gehäuse 37 hält den Hebel 41 in der Position maximalen Volumens, wenn die Drücke in den Kammern 3 9 und 40 gleich sind, oder aber bei Fehlen eines Druckunterschiedes in den Ansaug- und Auspuffkrümmern.

Die hydraulische Steuereinrichtung besitzt ferner ein Reservoir 43, einen Akkumulator 44, eine Reihe von Ventilen 45, 46, 47 und 48 sowie eine Vielzahl von Leitungen 49 - 56. Wenn die Einrichtung betriebsbereit ist, wird sie mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt und die Gaskammer des Akkumulators 44 wird mit Gas unter Druck aufgeladen, wie dies bei hydraulischen Einrichtungen üblich ist.

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Nach den Figuren 1,2 und 3 sind bestimmte Leitungen 50, 51, 52, 53, 54 und 56 in Verbindung mit im Abstand versetzten öffnungen im Ventil 46. Dieses Ventil ist eine Kombination aus einer Strömungsmitteldruck- und federbetätigten Durchflußsteuervorrichtung. Das Ventil 46 besitzt ein Gehäuse 57, das eine Bohrung ausbildet, mit welcher die Leitungen 50 - 54 und 56 in der erwähnten Weise in Verbindung stehen. Die Bohrung nimmt eine Spule 58 mit einer Vielzahl von Ringnuten zur Verbindung bestimmter Leitungen, je nach der Position derSpule,auf Am einen Ende besitzt das Gehäuse eine Kolbenkammer, die über einen mit der Spule 58 verbundenen Kolben 59 in zwei Abschnitte 60 und 61 unterteilt ist. Die Kammerabschnitte 60 und 61 sind über Leitungen 62 und 63 mit den Leitungen 52 und 56 verbunden. Der Kammerabschnitt 60 enthält ferner eine Feder 64, die die Spule nachgiebig in der in Fig. 2 gezeigten Position hält, wenn die Kammerabschnitte 60 und 61 etwa gleiche Drücke haben. Nimmt die Spule 58 die in Fig. 2 gezeigte Position ein, stehen die Leitungen 50 und 51 über das Ventil 46 in Verbindung. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Betrieb des Dieselmotors durch Erregen des elektrisch ansprechenden Ventils 45 eingeleitet werden, das den Fluß des unter Druck stehenden Strömungsmittels vom Akkumulator zur hydraulischen Motor/Pumpen-Einheit 35 über die Leitungen 49, 50 und 51 steuert. Strömungsmittel, das aus der Einheit 3 5 abgegeben wird, fließt durch die Leitung 52 zum Ventil 56 und dann durch die Leitungen 54 und 55 zur hydraulischen Motor/Pumpen-Einheit 34, die mit dem Turbolader und von dieser Einheit über die Leitung 56 mit dem Ventil 46 verbunden ist. Die Spule 58 nimmt dabei (Fig. 2) die Position ein, in der sie die Leitung 56 mit dem Behälter 43 über die Leitung 53 verbindet. Da die Einheit 35 mechanisch mit dem Motor gekoppelt ist, bewirkt eine Betätigung der Motor/Pumpen-Einheit 3 5 mit unter Druck stehendem Strömungsmittel von dem Akkumulator eine Drehung des Motors und die Aufnahme von Luft,

Zusätzliche Luft wird in den Motor dadurch eingeführt, daß der Turbolader von der Motor/Pumpen-Einheit 34 angetrieben wird,

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die Strömungsmittel unter Druck aufnimmt, welches aus der | Motor/Pumpen-Einheit 35 über die Leitungen 54 und 55 während j des Motorstartvorganges abgegeben wird. Der Turbolader wird \ auch von den Auspuffgasen aus dem Dieselmotor angetrieben, | obgleich diese Gase dann verhältnismäßig kühl sind. Zum richtigen Zeitpunkt wird Treibstoff injiziert und ein selbständiger ι Motorbetrieb beginnt. Der Motorbetrieb bewirkt die Abgabe von j

heißen Auspuffgasen durch den Auspuffkrümmer 16 zum Gastur- j

binenabschnitt 11 des Turboladers 10, und die Turbine treibt I

den Kompressorabschnitt 12 an und führt Luft unter Druck in j

den Motoransaugkrümmer 15. Nachdem der selbständige Motorbe- j trieb angelaufen ist, wird das Ventil 45 so verschoben, daß
die zum Akkumulator 44 führende Leitung 49 geschlossen wird.

Der Dieselmotor beschleunigt auf Leerlaufdrehzahl und ist dann j

zur Leistungsabgabe bereit. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Spule ;

58 des Durchflußsteuerventxls 46 die in Fig. 2 gezeigte Posi- i

tion ein, in der die Leitungen 50 und 51 miteinander in Ver- j

bindung stehen. Nachdem das Ventil 45 geschlossen ist, entnimmt ;

die Einheit 35 hydraulische Flüssigkeit aus dem Reservoir 43 j

über eine Zweigleitung 65, die mit der Leitung 50 verb-unden ₍

ist. Diese Zweigleitung enthält ein Rückschlagventil 48, das j

einen Rückfluß von der Leitung 50 zum Reservoir verhindert. j

t Während die Spule 58 die in Fig. 2 gezeigte Position einnimmt, j wird der Auslaß aus der Einheit 3 5 in die Einheit 34 über die
Leitungen 52, 54 und 55 gerichtet. Die Zweigleitung 65 ist
ferner mit der Leitung 5 5 verbunden, die zur Motor/Pumpen-Einheit 34 führt, und es ist ein zweites Rückschlagventil 48 in
diese Verbindung eingeschaltet, damit die Einheit Strömungsmittel aus dem Reservoir entnehmen kann, jedoch ein umgekehrter
Fluß zum Reservoir verhindert wird.

Während der selbständige Motorantrieb beginnt und der Motor
sich der Leerlaufdrehzahl nähert, werden die Auspuffgase heißer
und der in den Turbineneinlaß eingeführte Druck nimmt zu. Diese
Erhöhung des Turbineneinlaßdruckes wird auf die Volumensteuerung und die Motor/Pumpen-Einheit 34 übertragen und bewirkt,
daß die Hydraulikabgabe abnimmt und damit auch die auf die

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Turbine 11 aufgegebene Belastung. Die geringere Belastung und die Zunahme im Turbineneinlaßdruck ermöglichen einen raschen Anstieg der Drehzahl des Turboladers mit einer sich daraus ergebenden Zunahme des Volumens und des Druckes der Luft, die in den Motoransaugkrümmer eingespeist wird. DieseZunahme des Druckes im Krümmer wird über die Leitung 37 auf die Druckkammer 40 übertragen, wo er auf eine Membran 38A wirkt_}und die Volumensteuerung in Richtung größeren Volumens verschoben wird. Die Steuerung wird moduliert und es wird rasch eine Gleichgewichtsposition erreicht, in der ein vorbestimmter Druckunterschied zwischen dem Ansaug- und dem Auspuffkrümmer aufrecht er -ha It en wird.

Wenn die Abgabe der Hydraulikeinheit 34 erhöht wird, nimmt der Strömungsmittelbedarf aus der Einheit 3 5 ebenfalls zu und bewirkt, daß der Druck in der Leitung 52, die von der Einheit 3 5 kommt, fällt. Diese Druckabnahme wird über die Anzapfleitung 62 zur Kammer in dem Betätigungsabschnitt des Ventiles 46 übertragen. Die Erhöhung des Abgabevolumens aus der Einheit 34 erhöht auch den Druck in der Leitung 56, und dieser Druck -wird über die Anzapfleitung 63 zum Kammerabschnitt 61 im Betätiger des Ventils 46 übertragen. Da der Kolben 49 dann auf entgegengesetzten Seiten diesen Druckunterschieden ausgesetzt ist, bewegt er rasch die Spule 58 entgegengesetzt zu der Kraft der Feder 64 in die in Fig. 3 gezeigte Position. Dieser Vorgang findet statt, wenn die Dieselmotor-Leerlaufdrehzahl um einen bei der Herstellung festzulegenden vorbestimmten Wert überschritten wird. Die Verschiebung der Spule 58 durch den Strömungsmitteldruck in der Leitung 56 kann durch eine einstellbare Mündung 66 verstärkt werden, die in der Zweigleitung 53A angeordnet ist, damit dem Fluß aus der Leitung 56 in das Reservoir über die Leitungen 53A und 53 entgegengewirkt wird.

In der Position der Spule 58 nach Fig. 3 wird die von der Einheit 34 ausgehende Leitung 56 mit der zur Einheit 35 führenden Leitung 51 verbunden, und unter Druck stehendes Strömungsmittel

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wird von der Einheit 34 in die Einheit 3 5 eingespeist. Die Abgabe aus der Einheit 3 5 strömt nun durch die Leitung 52 zum Ventil 16 und von dort über die Leitung 53 zum Reservoir.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die von der Einheit 34 abgehende Leitung 56 über eine Leitung 67 mit dem Akkumulator 44 verbunden; in der Leitung 67 ist ein Rückschlagventil 47 angeordnet, das den Fluß vom Akkumulator 44 über diese Leitung verhindert. Die Leitung 67 ist so ausgebildet, daß sie einen Strömungsmittelfluß zum Akkumulator ermöglicht, um ihn wieder aufzuladen wenn der Ausgang aus der Einheit 34 einen vorbestimmten Druck erreicht hat. Falls erwünscht, kann ein selektivbetätigtes Ventil 68 in die Leitung 56 nahe der Verbindung der Leitung 67 damit eingesetzt werden. Ein vorübergehendes Schließen des Ventiles 68 während des Betriebes des Turboladers bewirkt den Wiederaufladevorgang.

Beim Betrieb des Dieselmotors mit dem Turbolader nach vorliegender Erfindung ergibt ein Befehl des Bedienenden nach Leistung einen erhöhten Treibstoffdurchfluß, der bewirkt, daß die Auspuffgastemperatur ansteigt, was eine Zunahme des Druckes am Turbineneinlaß bewirkt. Wir vorstehend ausgeführt, bewirkt die Zunahme des Turbineneinlaßdruckes die Verschiebung der Hydraulikeinheit 34 in abnehmendem Sinne, so daß der Hydraulikabgabefluß und der Druck abnehmen und zusätzliche Turbinenleistung zur Beschleunigung des Turboladers auf eine höhere Drehzahl verwendet werden kann. Der Turbolader gibt dann einen größeren Luft strom bei höherem Druck ab, was zu einer höheren Leistung des Dieselmotors führt. Wenn umgekehrt der Bedienende den Befehl für verringerte Leistung gibt, und der Motortreibstoffdurchfluß reduziert wird, ergibt diese Wirkung eine niedrigere Auspufftemperatur am Turbineneinlaß und eine Druckabnahme. Die Steuerung der Hydraulikeinheit erhöht dann die Verdrängung der Hydraulikeinheit 34, wodurch die Turboladerdrehzahl abnimmt. Die geringere Turboladerdrehzahl ergibt einen verringerten Luftstrom und Luftdruck zum Dieselmotor, der eine niedrigere Motorabgabeleistung ergibt. Die Änderungen in dem hydraulischen

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Leietungsbedarf wirken so, daß der Turbolader die Drehzahl rascher ändert, als dies bei herkömmlichen Turboladern möglich ist, wodurch erheblich kürzere Motoransprechzeiten bei einem Befehl des Bedienenden erzielt werden.

Wie vorstehend ausgeführt, wird die Spule 58 von der Motorstart- und Nxedrigleistungsposxtion nach Fig. 2 in die Position höherer Motorleistung nach Fig. 3 verschoben, wenn die Auspuffgasturbine 11 die Hydraulikeinheit 34 schnell genug bei einer vorbestimmten Volumeneinstellung antreibt, damit in der Leitung 56 ein Druck erzeugt wird, der ausreichend groß ist, um den Ausgangsdruck der Einheit 3 5 und die Kraft der Feder zu überwinden. Wenn die Spule 58 die in Fig. 3 gezeigte Position einnimmt, wird die Leitung 56 aus der Einheit 34 mit der Leitung 31 verbunden, die zur Hydraulikeinheit 3 5 führt. Der Ausgang der Einheit 3 5 wird dann über die Leitung 52 in das Ventil 46 und von diesem Ventil über die Leitung 53 zum Reservoir 43 gerichtet. Der Betriebspunkt des Dieselmotors, bei welchem das Ventil 46 in die Position nach Fig. 3 verschoben wird, wird vom Hersteller gewählt. Ein höherer Motorleistungsbetrieb, z.B. über etwa 95% maximaler Nennleistung, kann die Hydraulikeinrichtung Leistung von dem Turbolader auf die Motorgetriebeausgangswelle übertragen. Die Leistung des Motors wird dadurch erhöht.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Druckunterschied zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Auspuffkrümmer des Dieselmotors verwendet wird, um die Verdrängung der Hydraulikeinheit 34 zu regeln. Zusätzlich wird die Dieselmotorabgabe (Einlaßdruck der Turbine 11) über dem Dieselmotor - Einlaßdruck (Auslaßdruck des Kompressors 12) auf einem etwa konstanten Wert über den größten Teil des Dieselmotor-Betriebsbereiches durch die hydraulische Verdrängungssteuerung gehalten.

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Claims

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Patentansprüche

Turboladereinrichtung für einen Motor mit niedriger Verdichtung, der einen Luftansaugkrünuner und einen Auspuffkrümmer aufweist, und mit einem mit dem Motor verbundenen Ausgangsgetriebe ,
gekennzeichnet durch

a) einen Turbolader (10) mit einer Gasturbine (11), die Gas von dem Auspuffkrümmer (16) des Motors (14) aufnimmt, und eine von der Gasturbine (11) betriebenen Kompressor (12), der Luft in den Ansaugkrümmer (15) des Motors (14) abgibt,

b) eine Einrichtung (34, 35) zur Steuerung der Arbeitsweise des Turboladers (10) mit zwei hydraulischen Motor/Pumpen-Einheiten, deren eine (34) mechanisch mit dem Turbolader (10) und deren andere (3 5) mechanisch mit dem Motor (14) über das Ausgangsgetriebe (20) verbunden ist,

c) ein hydraulisches System (34-56), das mit den hydraulischen Motor/Pumpen-Einheiten (34, 3 5) verbunden ist, und

d) eine Vorrichtung (25) zur Änderung der Belastung der Gasturbine (11) in Abhängigkeit von bestimmten Phasen des Motorbetriebes, um einen im wesentlichen konstanten Druckunterschied zwischen dem saugkrümmer (15) und dem Auspuffkrümmer (16) aufrechtzuerhalten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Turbolader (10) verbundene hydraulische Motor/Pumpen-Einheit (34) mit veränderlichem Volumen mit Volumensteuerung arbeitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (3 4) mit veränderlichem Volumen einen Volumensteuerbetätiger (3 6) aufweist, der auf Druckunterschiede in den Ansaug- und Auspuffkrümmerη (15, 16) des Motors (14) anspricht.

ORIGINAL jNSPiQTED
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (3 6) der Volumensteuerung die Einheit (34) auf maximales Volumen bringt, wenn die Drücker in den Ansaug- und Auspuffkrümmerη weitgehend gleich sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrauliksystem (34-56) eine Ventilvorrichtung (45-48) aufweist, die auf bestimmte Betriebsbedingungen der Einheiten (3 4, 3 5) anspricht, damit vorbestimmte Durchflußrxchtungen erreicht werden.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (45-48) Mittel aufweist, die auf Änderungen der Abgabe der Einheiten (34, 3 5) anspricht, damit vorbestimmte Durchflußrxchtungen erreicht werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hycdrauliksystem (34-56) eine Vorrichtung (44-48) aufweist, die den Einheiten (3 4, 3 5) das Hydraulikmittel unter Druck aus einer Quelle aufgibt, um den Motorbetrieb einzuleiten.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (44-48) einen Akkumulator (44) und eine Ventilvorrichtung (45-48) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (45-48) zum Teil auf Strömungsmitteldruck anspricht, um vorbestimmte Durchflußrxchtungen in der Einrichtung zu erzielen.
10.Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator (44) nach Einleitung des Motorbetriebes wieder aufladbar ist.
11.Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (45-48) einen beweglichen Teil (88) aufweist, der in einer Position den Akkumulator (44) mit dem

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Einlaß einer der Einheiten (34, 3 5) und den Auslaß einer solchen Einheit mit dem Einlaß der anderen Einheit, sowie den Auslaß der letzteren Einheit mit einer Stelle niedrigen Druckes verbindet.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (58) der Ventilvorrichtung (45-48) in einer anderen Position so wirksam ist, daß der Auslaß der letztgenannten Einheit mit dem Einlaß der erstgenannten Einheit sowie der Auslaß der ersterwähnten Einheit mit einer Stelle niedrigen Druckes verbunden ist,
13. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische System (34-56) ein Reservoir (43) , einen Akkumulator (44) und eine Ventilvorrichtung (45-48) , die Strömungsmittel unter Druck von dem Akkumulator (44) in die Einheit (34), welche mit dem Motor zur Einleitung des Motorbetriebes verbunden ist, richtet, daß die Ventilvorrichtung (45-48) dann die Abgabe aus einer solchen Einheit in die mit dem Turbolader (10) verbundene Einheit (34)

und die Abgabe aus der letzteren Einheit in das Reservoir (43) richtet, daß die Ventilvorrichtung (45-48) dann den Fluß aus dem Akkumulator (44) in die mit dem Motor (14) : verbundene Einheit unterbricht und einen Bestandteil auf- ; weist, der auf den Strömungsmitteldruck anspricht, damit

die Ventilvorrichtung die Abgabe aus der mit dem Turbolader : verbundenen Einheit in die mit dem Motor verbundene Einheit und die Abgabe aus letzterer Einheit in das Reservoir richtet.
14. Turboladereinrichtung für einen Motor mit niedriger Verdichtung, der einen Luftansaugkrümmer und einen Auspuffkrümmer aufweist, und mit einem mit dem Motor verbundenen

■ Ausgangsgetriebe, gekennzeichnet durch

ι a) eine erste Vorrichtung (11), die von Gasen aus dem Aus- : puffkrümmer (16) angetrieben wird, um Luft unter Druck

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in den Ansaugkrümmer (15) einzuspeisen,

b)eine zweite Vorrichtung (34-56), die die Arbeitsweise der ersten Vorrichtung (11) steuert,

c)eine dritte Vorrichtung (36) , die einen Teil der zweiten Vorrichtung bildet und die auf Druckunterschiede in den Ansaug- und Auspuffkrümmerη (15, 16) anspricht, um die Arbeitsbedingungen der ersten Vorrichtung zu verändern,und

d)eine vierte Vorrichtung (34, 35, 43, 46) , die einen Teil der zweiten Vorrichtung bildet und die ein hydraulisches System mit Strömungsmittelenergie umsetzenden Vorrichtungen (34, 35) aufweist, welche mit dem Motor (14) und der ersten Vorrichtung (11) verbunden sind, einer Strömungsmitteldruck- ; quelle, einem Reservoir (43) und einer Ventilvorrichtung (46) um die Stromungsmitteldruckenergxe umsetzenden Vorrichtungen (34, 35) mit der Strömungsmitteldruckquelle zu verbinden und damit den Motorbetrieb einzuleiten sowie die Strömungsmitteldruckenergie umsetzenden Vorrichtungen miteinander zu verbinden, damit die eine Vorrichtung der anderen Antriebsenergie aufgibt.

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15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß : die dritte Vorrichtung (36) einen Betätiger (36) mit Kammern (39, 40) aufweist, die mit den Ansaug- und Auspuffkrümmerη und einer die Kammern trennenden beweglichen Wand (38A) in Verbindung stehen.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strömungsmxtteldruckenergie umsetzende Vorrichtung (34) , die mit der ersten Vorrichtung (11) verbunden ist, mit veränderlichem Volumen arbeitet, wobei das das Volumen ändernde Element mit der beweglichen Wand (38A) des Betätigers (36) verbu-nden ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (46) einen beweglichen Teil (58) auf-

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weist, der auf Arbeitsbedingungen der Strömungsmitteldruckenergie umsetzenden Vorrichtungen (3f, 35) im Sinne einer Verschiebung aus einer Position, in der eine Strömungsmitteldruckenergie umsetzende Vorrichtung Strömungsmittelenergie aus der anderen aufnimmt, in eine zweite Position, in der die Strömungsmitteldruckenergie umsetzende Vorrichtung Strömungsmittelenergie auf die andere überträgt.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung einen selektivbetätigten Teil aufweist, der die Strömungsmitteldruckquelle mit einer Strömungs mitteldruckenergie umsetzenden Vorrichtung verbindet, um den Motorbetrieb einzuleiten.

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