DE2822207B2 - Vorrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes - Google Patents

Description

Die Erfinci/ing betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes bH einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine, die mit einem aus einem Ladegebläse und einr- Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader versehen ist, wobei die Regeleinrichtung von einem einen Abgasbypass zur Abgasturbine steuernden Ventil gebildet ist, das eine Druckdose aufweist, die von einer Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die Membran einerseits mit dem Ladeluftdruck und andererseits von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist.

Bei Fahrzeugmotoren ist ein maximales Drehmoment während maximaler Beschleunigung bei niedrigen Motordrehzahlen erforderlich. Um die« zu erreichen, wird der Abgasturbolader so ausgelegt, daß er hohe Turbinendrehzahlen bereits bei niedrigen Motordrehzahlen erzeugt. Bei hoher Motordrehzahl wird ein Teil des Abgasstromes nicht mehr dem Abgasturbolader zugeführt, damit der Ladedruck der Luft begrenzt wird.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 2362133 bekannt. Dort ist ein den Abgasbypass zur Abgasturbine steuerndes Ventil bekannt, das eine Druckdose aufweist, die von einer Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die Membran in öffnangsrichtung vom Ladeluftdruck und in Schließrichtung von der Kraft einer Druckfeder und bei einer Ausführungsform durch einen gesteuerten Ladedruck beaufschlagt ist, um den Öffnungspunkt des Abgasbypass-Ventils zu höherem Ladedruck zu verschieben. Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Membran einerseits in Öffnungsrichtung von einem gesteuerten Ladeluftdruck und andererseits von der Kraft der Druckfeder und dem Druck der Atmosphäre beaufschlagt. Beide Ausführungen bedingen eine Feder mit hoher Grundkraft - bei zweckmäßig kleiner Ventilbauweise -, um das Ventil bis zum Erreichen des gewünschten oberen Ladedrucks, das heißt bis zum Offnungspunkt geschlossen zu halten. Nach Erreichung diesfes Ladedrucks muß die Feder in der Lage sein, das Abgasbvpassventil zu öffnen und danach auch bei geringen Druckänderungen auf der Ladedruckseite zu öffnen oder zu schließen, um den gewünschten Ladedruck ständig einzuregeln.

Dies bedeutet, daß die Feder bei der konstruktiv gewünschten kleinen Bauhöhe einerseits eine hohe Grundfederkraft im eingebauten Ausgangszustand hat und andererseits eine sehr weiche Federcharakteristikzum Regeln aufweisen muß. Diese an sich entgegengesetzten Anforderungen kann eine als Massenprodukt hergestellte Feder praktisch nicht erfüllen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abgassteuerventil zu schaffen, das die Anforderungen hinsichtlich Öffnungspunkt und Regelverhalten in engen Grenzen erfüllt und die Verwendung einer einfachen handelsüblichen Druckfeder ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art durch

a) eine die Membran durchdringende, kalibrierte öffnung, die beide Kammern der Druckdose miteinander verbindet,

b) ein die die Feder aufweisende Kammer mit der Atmosphäre verbindendes, als Kugeiriickschiagventil ausgebildetes Steuerventil

gelöst.

Da mit dieser Einrichtung ein Druckausgleich auf beiden Seiten der Membran angestrebt wird und die Stellkraft lediglich aus der durch das Steuerventil verursachten Differenz der Druckkräfte der beiden Kammern gebildet ist, ist es möglich, eine Feder mit geringer Federkonstanten und geringer Federkraft einzusetzen. Durch diese geringe Federkraft ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß bei einem Riß in der Membran der Abgasgegendruck in der Lage ist, das Abgasbypass-Ventil zu öffnen, wodurch die thermische Überlastung des Motors durch Überladung verhindert wird. Die Membran ist durch einen Wärmedammtopf geschützt. In einfacher Weise kann der Öffnungspunkt des Abgasbypass-Ventils dadurch verschoben werden, daß die Vorspannung der Feder des Steuerventils änderbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Die Zeichnung zeigt eine Brennkraftmaschine 1, die mit einem Abgasturbolader 2 versehen ist, der aus einem Ladegebläse 3 und einer Abgasturbine 4 besteht. Die Abgasturbine 4 ist durch eine Abgasleitung 5 mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden und weist zur Abführung der Abgase eine Abgasleitung 6 auf. Das Ladegebläse 3 ist mit einem Saugrohr 7 und einer Ladeluftleitung 8 verbunden. Von einem Verteiler 9 zweigt eine Ladedruckleitung 10 und ein Ansaugrohr 11 ab. In dem Ansaugrohr 11 ist eine Drosselklappe 12 angeordnet, die von einem nicht dargestellten Gaspedal willkürlich zu betätigen ist, Die Ladedruckleitung 10 führt zu einer Druckdose 13, die zwei Kammern 14,15 aufweist, die durch eine mit einer Druckfeder 16 zusammenwirkende und mit einem Abgasbypass-Ventil 17 verbundene Membran 18 gebildet werden. Die Kammer 15 ist über die Leitung 10 mit dem Ladeluftdruck beaufschlagt. Die Kammern 14,15 stehen über eine kalibrierte Offnimp

19 miteinander in Verbindung. Die Kammer 14 ist über ein als KugelrückschlagventiJ ausgebildetes Steuerventil 20 mit der Atmosphäre verbindbar. Die Abgasleitung 5 weist einen durch das Ventil 17 gesteuerten Abgaskanal 21 auf, der stromab der Abgasturbine 4 in die Leitung 6 mündet.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Bei geringem Ladedruck soll der gesamte Abgasstrom die Abgasturbine 4 beaufschlagen. Daher bleibt das Ventil i7 geschlossen. Die Kraft der Feder 16 ist so ausgewählt, daß sie in diesem Betriebsbereich die Kraftwirkung des Abgasgegendrucks auf den Teller des Ventils 17 übersteigt. Der Ladedruck stellt sich in beiden Kammern 14,15 über die öffnung 19 auf den gleichen Wert ein. Bei dem Erreichen eines Grenzdruckes, nämlich des vorgewählten Ladedrukkes, bei dem der Öffnungspunkt des Ventils 17 liegen soll, öffnet das Steuerventil 20 zur Atmosphäre. Dadurch sinkt in der Kammer 14 der Druck unter den Druck der Kammer 15, so daß die Membran 18 durch die von der Differenz der Drücke hervorgerufene Kraft das Ventil 17 in öffnungsriphtung bewegt. Die öffnung 19 ist im Querschnitt kleiner als die Ausströmöffnung des Ventils 20. Da das Ventil 20 solange geöffnet bleibt, wie der Grenzwert des Ladedrucks > überschritten ist, bleibt auch der Druck in der Kammer 14 niedriger als in Kammer 15, da eine kleinere Luftmenge zuströmt als abströmt. Da die Federkor«- stante der Feder 16 niedrig ist, spricht das Ventil 17 nach Erreichen des Öffnungspunktes auf geringe Än-

11· derungen des Lcdeluf tdruckes an. Damit wird der Ladeluftdruck auf den eingestellten Grenzwert eingeregelt.

Dieser Grenzwert und damit der Öffnungspunkt des Abgasbypass-Ventils 17 kann an dem als Kugel- · rückschlagventil ausgebildetes Steuerventil 20 eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist die Vorspannung der in dem Ventil 20 befindlichen Druckfeder 22 über einen Teller 23 und eine Schraube 24 einstellbar. Das Ventil 20 weist eine Kugel 25 auf, die mit ihrem Sitz

Ji) einen in Grenzen veränderlichen Öffnungsquerschnitt 26 bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung des Ladeluftdrukkes bei einer mit Absaugaufladung betriebenen Brennkraftmaschine, die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader versehen ist, wobei die Regeleinrichtung von einem einen Abgasbypass zur Abgasturbine steuernden Ventil gebildet ist, das eine Druckdose aufweist, die von einer Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die Membran einerseits mit dem Ladeluftdruck und andererseits von der Kraft einer Feder beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch

a) eine die Membran (18) durchdringende, kalibrierte öffnung (19), die beide Kammern (14, 15) der Druckdose (13) miteinander verbindet,

b) ein die die Feder (16) aufweisende Kammer (£«») mit der Atmosphäre verbindendes, als Kugelrückschlagventil ausgebildetes Steuerventil (20).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (22) des Steuerventils (20) einstellbar ist.