DE2852709C2

DE2852709C2 - Kolben-Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Abgasturboladern

Info

Publication number: DE2852709C2
Application number: DE2852709A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Deutschmann
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE2852709A1; FR2443574A1; FR2443574B3

Description

Drossel- und Absperreinrichtung 3Z Hinter dieser Drossel- und Absperreinrichtung mündet eine Verbindungsleitung 33 zwichen Ladeluftverteilventil 31 und Abgasleitung vor der Turbine 22. In dieser Verbindungsleitung ist eine Brennkammer 34 angeordnet.

Bei Betrieb der Brennkraftmaschine im unteren bis mittleren Leistungsbereich weist das Ladeluftverteilventil 31 die Stdiung a auf. Die Drossel- und Absperreinrichtung 43 sperrt den Abgasstrom für die Turbine 22. Dadurch steht der Abgasturbolader 24 stiiL ι ο

Die gesamten anfallenden Abgase werden der Turbine 21 des Abgasturboladers 23 zugeleitet, der damit in die Lage versetzt wird, in bekannter Weise bis zum mittleren Leistungsbereich eine zufriedenstellende Versorgung der Brennkraftmaschine mit Ladeluft durchzuführen. Die vom Verdichter 25 geförderte Ladeluft gelangt dementsprechend über das Ladeluftverteilventil 31 in beide Ladeluftleitungen 15 und 16.

Bei einer Leistungssteigerung über den mittleren Leistungsbereich der Brennkraftmaschine hinaus wird das maximale Schluckvermögen der Turbine 21 in oezug auf die Abgasmenge erreicht Ein dadurch bedingter Rückstau der Abgase in die Zylinder der Brennkraftmaschine wird durch entsprechendes öffnen der stellbaren Drossel- und Absperreinrichtung 32 vermieden. Dieses öffnen kann in Abhängigkeit des Druckes in der Abgassammelleitung 14 selbsttätig erfolgen. Nach Anlauf des Abgasturboladers 24 wird das Ladeluftverteilventil 31 in die Stellung b verschoben und dadurch die von dem anlaufenden Abgasturbolader 24 geförderte Ladeluft in die Brennkammer 34 geleitet Nach Zündung der Brennkammer dienen ihre Abgase zum weiteren Bechleunigen des Abgasturboladers 24.

Nachdem die Drehzahl des Abgasturboladers 24 die Drehzahl des dauernd eingeschalteten Abgasturboladers 23 erreicht hat, wird das Ladeluftverteilventil 31 in Stellung c verschoben, die Drossel- und Absperreinrichtung 32 voll geöffnet und gleichzeitig die Brennstoffzufuhr der Brennkammer 34 abgesperrt. Beide Abgasturbolader 23 und 24 versorgen damit gemeinsam die Zylinder der Brennkraftmaschine.

Die Brennkammer 34 kann jedoch auch zur Unterstützung des Beschleunigungsvorganges der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen der maximalen Drehzahl und der maximalen Kraftstoffmenge eingeschaltet bleiben. Dabei kann die Drossel- und Absperreinrichtung 32 die Verteilung der Abgasmengen von Brennkraftmaschine und Brennkammer auf die beiden Abgasturbolader vornehmen. Außerdem ist, wie in F i g. 2 dargestellt, eine weitere Stellung 6'des Ladehiftverteilventils notwendig, in der die gelieferte Ladeluft beider Verdichter auf die zwei Zylinderreihen und auf die Brennkammer mit Hilfe einer Drossel 33 vergilt wird.

Beim Übergang von Voilast- auf Teiiratbetrieb der Brennkraftmaschine wird die Drossel- und Absperreinrichtung 32 geschlossen und damit der Abgasturbolader 24 stillgesetzt Gleichzeitig nimmt das Ladeluftverteilventil 3? die Schaltstellung a ein. Damit werden wieder beide Zylinderreihen der Brennkraftmaschine von dem Abgasturbolader 23 mit Ladeluft versorgt.

Sowohl das Verstellen des Ladeluftverteilventils 31 als auch das Zünden der Brennkammer 34 oder auch die Betätigung der stellbaren Drossel- und Absperreinrichtung 32 können in nicht dargestellter, bekannter Weise in Abhängigkeit einer Kenngröße für die Leistung der Brennkraftmaschine, z. B. Ladedruck, Weg der Regelstange, Drehzahl von Brennkraftmaschine oder Abgasturbolader usw, vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Schaltpunkt für das Zuschalten jedes zuzuschaltenden

Patentanspruch: Abgasturboladers zu niedrigeren Drehzahlen oder Be

lastungen hin verschoben, weil insgesamt mehr Abgas

Kolben-Brennkraftmaschine mit einer zusätzli- zur Verfügung steht und dadurch die Grenze des Bechen Brennkammer und mit Aufladung durch min- 5 triebsbereiches der eingeschalteten Abgasturbolader destens zwei Abgasturbolader, die beim Betrieb der früher erreicht wird. Eine Beseitigung der geschilderten Brennkraftmaschine im oberen Leistungsbereich Nachteile der vorbekannten Brennkraftmaschine kann paralleigeschaltet die Zylinder der Brennkraftma- damit nicht erzielt werden.

schine mit Ladeluft versorgen, und von denen beim Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei

Betrieb der Brennkraftmaschine im unteren bis mitt- io Zuschalten eines Abgasturboladers sowohl den kurzzeileren Leistungsbereich mindestens einer durch Ab- tigen Mantel an Ladeluft für die Brennkraftmaschine als sperrung seiner Abgasleitung mit einer stellbaren auch jeglichen Pumpbetrieb des Verdichters des zuzu-Drosseleinrichtung und durch Absperrung seiner scheltenden Abgasturboladers zu vermeiden.
Ladeluftleitung abschaltbar ist, dadurch gekenn- . Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Zuzeichnet, daß beim Zuschalten eines Abgasturbola- is schalten eines Abgasturboladers die Luftzuleitung der ders (24) die Luftzuleitung der Brennkammer (34) Brennkammer ausschließlich mit der Ladeluftleitung ausschließlich mit der Ladeluftableitung des zuzu des zuzuschaltenden Abgasturboladers verbunden ist schaltenden Abgasturbolader (24) verbunden ist und daß die Abgasleitung der Brennkammer in die Ab- und die Abgasleitung der Brennkammer (34) in die gaszuleitung des zuzuschaltenden Abgasturboladers in Abgaszuleitung des zuzuschaltenden Abgasturbola- 20 Strömungsrichtung hinter der stellbaren Drosseleinders (24) in Strömungsrichtung hinter der stellbaren richtung einmündet

Drosseleinrichtung (32) einmündet Bei einem Zuschaltvorgang wird dem zuzuschalten

den Abgasturbolader über die stellbare Drosseleinrich-

tung zunächst nur der zum Antrieb der übrigen Abgas-

25 turbolader nicht benötigte Teil der Abgase zugeleitet und der Abgasturbolader damit in Bewegung gesetzt

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Brennkraftma- Mit der dabei vom Verdichter geförderten Luft wird die schine mit einer zusätzlichen Brennkammer und mit Brennkammer angelassen und erst mit den Abgasen der Aufladung durch mindestens zwei Abgasturbolader, die Brennkammer der Abgasturbolader auf die Drehzahl beim Betrieb der Brennkraftmaschine im oberen Lei- 30 der eingeschalteten Abgasturbolader beschleunigt Dastungsbereich paraUelgeschaltut die Z^finder der Brenn- nach wird die Drosselung in der Abgasleitung und die kraftmaschine mit Ladeluft versorgen, und von denen Absperrung der Ladeluftleitung zwischen der Brennbeim Betrieb der Brennkraftmaschine im unteren bis kraftmaschine und dem zuzuschaltenden Abgasturbolamittleren Leistungsbereich mindestens einer durch Ab- der aufgehoben und die Brennkammer abgestellt. Bei sperrung seiner Abgasleitung mit einer stellbaren Dros- 35 einem solchen, durch die Merkmale der Erfindung mögseleinrichtung und durch Absperrung seiner Ladeluftlei- liehen Zuschaltvorgang entsteht kein Mangel an Antung abschaltbar ist. triebsenergie für die eingeschalteten L'xier. Der Ver-

Eine Brennkraftmaschine der angeführten Gattung dichter des zuzuschaltenden Laders kann von den erist aus der De-PS 25 37 863 bekannt sten Umdrehungen an mit der Förderung von Luft

Bei dieser Brennkraftmaschine ist es nachteilig, daß 40 durch die Brennkammer beginnen und kommt dadurch beim Zuschalten eines Abgasturboladers ein vorüberge- nicht zum Pumpen.

hender Mangel an Ladeluft für die Brennkraftmaschine Die Brennkammer kann einen einfachen Aufbau aufeintritt Dieser Ladeluftmangel hat seine Ursache in ei- weisen, weil infolge der kurzen Einschaltdauer ihr Wirnem Abfall des auf die eingeschalteten Abgasturbolader kungsgrad von untergeordneter Bedeutung ist
einwirkenden Abgasdruckes, der beim Öffnen des Ab- 45 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der sperrorgans des zuzuschaltenden Abgasturboladers Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenentsteht. Insbesondere die im Anspruch 1 der Patent- den am Beispiel einer Kolben-Brennkraftmaschine mit schrift verlangte »schnelle Öffnung« des gasseitigen zwei Zylinderreihen und zwei im oberen Leistungsbe-Schaltelementes läßt den Abgasdruck und damit die reich parallel arbeitenden Abgasturboladern näher beDrehzahl der eingeschalteten Lader stark abfallen, wo- 50 schrieben.

mit die Ladeluftlieferung vorübergehend empfindlich In Fig. 1 sind die beiden Zylinderreihen 11 und 12 der

beeinträchtigt wird, ohne daß der in diesem Augenblick Kolben-Brennkraftmaschine mit je einer Abgassammelnoch stillstehende zuzuschaltende Abgasturbolader in leitung 13 bzw. 14 und mit je einer Ladeluftleitung 15 der Lage ist, diesen Mangel auszugleichen. bzw. 16 versehen. Die beiden Abgassammelleitungen 13

Außerdem ist es bei der vorbekannten Brennkraftma- 55 und 14 sind untereinander durch eine Leitung 17 und schine nachteilig, daß beim Zuschalten eines Abgastur- außerdem mit je einer Turbine 21 bzw. 22 der beiden boladers sein Verdichter vorübergehend in den Pump- Abgasturbolader 23 bzw. 24 verbunden,
betrieb gelangt, weil eine Luftförderung durch seine ab- Von den Turbinen 21 und 22 werden in bekannter

gesperrte Ladeluftleitung bis zum öffnen der Absper- Weise Verdichter 25 bzw. 26 angetrieben. Die Verdichrung am Ende des Zuschaltvorganges unterbunden ist. 60 ter 25 und 26 saugen die Ladeluft über Filter 27 bzw. 28 Bei der vorbekannten Brennkraftmaschine ist eine aus der Atmosphäre an und drücken sie über Ladeluft-Brennkammer sowohl luft- als auch abgasseitig mit allen kühler 29 bzw. 30 in die Ladeluftleitungen 15 bzw. 16.
eingeschalteten Abgasturboladern verbunden. Damit Zwichen den Verdichtern 25 bzw. 26 und den Ladekann diese Brennkammer nur das Arbeiten des ersten, luftkühlern 29 bzw. 30 ist ein Ladeluftverteilventil 21 bei Start und Teillast eingeschalteten Abgasturboladers 65 angeordnet, das drei Schaltstellungen a, b und c aufsinnvoll unterstützen. Bleibt die Brennkammer über den weist.

gesamten Betriebsbereich eingeschaltet, so wird da- Zwischen der Abgassammelleitung 14 und der ab-

durch mit erheblichem Kraftstoffmehraufwand nur der schaltbaren Turbine 22 befindet sich eine stellbare