DE2929419C2

DE2929419C2 - Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader

Info

Publication number: DE2929419C2
Application number: DE2929419A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dr.rer.nat. 8070 Ingolstadt Barske; Fritz Dr.-Ing. 8939 Lindenberg Indra
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE2929419A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dem Abgasturbolader arbeitenden Brennkraftmaschinen, insbesondere fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, ist bekannt, ein Ventil zwischen dem Auslaß des Laders und dem Einlaß der Abgasturbine anzuordnen, welches bei unzulässig hohem Druck im Auslaß des Laders öffnet und verdichtete Luft unmittelbar der Abgasturbine zuführt (DE-AS 12 36 856). Aus der FR-PS 21 11502 ist bekannt, ein solches Ventil in Abhängigkeit von Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine anzusteuern. Mit diesen Anordnungen wird erreich·, daß die in der bereits verdichtoten Luft enthaltene Energie der Abgasturbine zugeführt wird, so daß diese auf hoher Drehzahl bleibt. Das Ventil öffnet beispielsweise bei unzulässig hohen Drucken im Auslaß •des Laders, in denen ein Pumpen des Laders verhindert werden soll.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die rechtzeitige Öffnung des Ventils kritisch ist und diese rechtzeitige Öffnung, die zur Vermeidung des Pumpens der Ladeturbine notwendig ist, nicht immer erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine dahingehend weiterzuentwickeln, daß das Ventil in kritischen Betriebszuständen, insbesondere nach einem plötzlichen Gaswegnehmen, sicher und rasch öffnet.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird der Unterdruck, der sich nach einem plötzlichen Gaswegnehmen im Einlaß der Abgasturbine einstellt, zusätzlich zur öffnung des Ventils verwendet. Der Grund für das Entstehen des Unterdrucks liegt darin, daß bei einem Gaswegnehmen der Gasdurchsatz durch die Brennkraftmaschine plötzlich aufhört, die Abgasturbine aber zunächst mit unveränderter Geschwindigkeit weiterläuft und dadurch einen Unterdruck in ihrem Einlaß erzeugt. Dieser vorübergehende »dynamische« Unterdruck bewirkt ein rasches und sicheres kurzzeitiges Öffnen des Venfls, wodurch der Oberdruck im Auslaß der Ladeturbine abgebaut und der Abgasturbine zugeführt wird. Die Abgasturbine bleibt dadurch länger auf Drehzahl, so daß der Ladedruck bei einem erneuten Gasgeben rasch wieder einsetzt.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist eine Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet, mit der eine besonders sichere Öffnung des Ventils erzielt wird. Ein in seinem Aufbau ähnliches, allerdings als reines

iü Abblasvcntil zur Umgehung der Abgasturbine eingesetztes Ventil ist¹ aus dem DE-GM 78 17 070 bekannt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemauischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellt dar:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer mit Abgasturbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschine und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ventil, wie es für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine verwendet werden kann.

Gemäß Fig. 1 ist der Einlaß 4 einer Brennkraftmaschine 6 über ein Saugrohr 8 mit dem Auslaß 10 des Laders 12 eines insgesamt mit 14 bezeichneten Abgasturbolader verbunden. Der Auslaß 16 der Brennkraftmaschine ist über eine Abgasleitung 18 mit dem Einlaß 20 der Abgasturbine 22 des Abgasturboladers 14 verbunden.

Die Laslsteuerung der Brennkraftmaschine 6 erfolgt mittels einer im Saugrohr 8 unmittelbar vor der

^⁰ Brennkraftmaschine 6 angeordneten Drosselklappe 24.

Von einer stromoberhalb der Drosselklappe 24

befindlichen Stelle des Saugrohrs 8 zweigt eine Leitung 26 ab und führt zu einem Ventil 28, von dem aus eine Leitung 30 in den Einlaß der Abgasturbine 22 führt. Das Ventilglied 31 des Ventils 28 ist mittels einer Feder 32 in Schließstellung gedrängt. Des weiteren weist das Ventil 28 eine Steuerkammer 34 auf, welche über eine Leitung 36 mit der Abgasleitung 18 verbunden ist und derart an eine mit dem Ventilglied 31 verbundene bewegliche

4" Wand 38 grenzt, daß bei Beaufschlagung der Steuerkammer 34 mit Unterdruck das Ventilglied 31 in Öffnungsstellung bewegt wird.

In der von Ventil 28 zur Abgasleitung 18 führenden Leitung 30 ist ein Rückschlagventil 40 angeordnet, welches eine Gasströmung von der Abgasleitung 18 zum Ventil 28 sperrt.

Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Wird beispielsweise, nachdem die Brennkraftmaschi-

⁵⁽¹ ne 6 unter Last. d. h. mit großem Gasdurchsatz durch das Saugrohr 8 und die Abgasleitung 18, gelaufen ist, die Drosselklappe 24 plötzlich geschlossen, so steigt der Druck im Saugrohr 8 plötzlich auf große Werte an und sinkt der Druck in der Abgasleitung 18 plötzlich stark ab, da die Ladeturbine und die Abgasturbine des Abgasturboladers 14 zunächst mit unveränderter Drehzahl weiterlaufen. Das Ansteigen des Drucks im Saugrohr 8 und das Absinken des Drucks in der Abgasleitung 18 bis auf Werte unter den Umgebungsdruck haben zur Folge, daß sich das Ventil 28 öffnet und die komprimierte Luft aus dem Saugrohr 8 durch die Leitung 26, das Ventil 28 und die Leitung 30 in die Abgasturbine und von dort in den Auspuff entweichen kann. Ein Pumpen des Laders 12 wird dadurch vermieden. Des weiteren bleiben die beiden, auf einer gemeinsamen Welle sitzenden Turbinen des Abgasturboladers auf hoher Drehzahl, wodurch der Ladedruck bei einem erneuten Gasgeben rasch wieder einsetzt.

Fig.2 zeigt Einzelheiten einer weitergebildeten Ausführungsform eines Ventils.

Das Ventil weist ein Gehäuseunterteil 42 auf, welches einen an die Leitung 26 anschließbaren Einlaß 44 und einen an die Leitung 30 anschließbaren Auslaß 46 aufweist Zwischen Einlaß 44 und Auslaß 46 ist im Gehäuseunterteil 42 ein Ventilsitz 48 angeordnet, an dem das Ventilglied 50 dichtend anliegt Das Ventilglied 50 weist einen Schaft 52 auf, welcher in eine Buchse 54 dichtend und gleitend geführt ist. Die Buchse 54 ibt mittels eines Schraubrings 56 im Gehäuseunterteil 42 gehalten.

Mit dem Gehäuseunterteil 42 ist ein insgesamt zweiteiliges Gehäuseoberteil 58 mittels Schrauben 60 verschraubt.

Der Schaft 52 des Ventilglieds ragt in das Gehäuseoberteil 58 ein und trägt dort einen tropfförmigen, nach unten zeigenden Ring 62, eine Zwischenplatte 64 und einen nach oben zeigenden topfförmigen Ring 66, die mittels einer Schraube 68 am 3chaft 52 angebracht sind.

Zwischen dem topfförmigen Fling 62 und der Zwischenplatte 64 ist das innere Ende einer Membran 68 aufgenommen, deren äußeres Ende zwischen dem Gehäuseoberteil 58 und dem Gehäuseunterteil 42 gehalten ist. Eine weitere Membran 70 ist zwischen dem anderen topfförmigen Ring 66 und der Zwischenplatte 64 an ihrem inneren Ende gehalten. Das äußere Ende dieser Membran 70 ist zwischen den beiden Teilen 72 und 74 des Gehäuseoberteils eingespannt.

Die Membran 70 begrenzt auf diese Weise eine erste Steuerkammer 76, welche mittels eines Anschlusses 77 an die Leitung36 (F i g. 1) anschließbar ist. Zwischen den beiden Membranen 68 und 70 ist eine zweite Steuerkammer 78 gebildet, welche über einen Anschluß 80 mit dem Saugrohr 8 (Fig. 1) verbindbar ist. Der zwischen der Membran 68 und dem Gehäuseunterteil 42 ausgebildete Raum 82 ist über eine Entlüftungsöffnung 84 entlüftet

Wird die erste Steuerkammer 76 von der Abgasleitung 18 her mit Unterdruck beaufschlagt, so wirkt der entstehende Unterdruck der Kraft einer Feder 86 entgegen, weiche zwischen dem Teil 72 des Gehäuseoberteils 58 und dem topfförmigen Ring 66 arbeitet und das Ventilglied 50 normalerweise in Schließstellung drängt Wird die zweite Steuerkammer 78 vom Saugrohr 8 her mit Überdruck beaufschlagt so wirkt der Oberdruck in der zweiten Kammer in Richtung einer Öffnungsbewegung des Ventilglieds 50.

Die Fläche, die bei Beaufschlagung der zweiten Kammer 78 wirksam ist um das Ventilglied 50 in Öffnungsrichtung zu bewegen, ist um die Umfangsfläche des topfförmigen Rings 62 kleiner ais die in der ersten Kammer 76 bei Unterdruck wirksame Fläche zur Öffnung des Ventils. Damit wird erreicht, daß das Ventil nur bei Unterdruck in der Abgasleitung 18 öffnet Selbstverständlich können die Dimensionierungen durch entsprechende Konstruktion des Ventils auch so gewählt werden, daß die beiden wirksamen Flächen etwa gleich groß sind oder daß dem Unterdruck in der ersten Kammer nur unterstützende Funktion bei der Öffnung des Ventils zukommt. Die zweite Kammer kann, wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 völlig fehlen, da das Ventil aus der Schließstellung durch den wirksamen Druck im Saugrohr 8 in Öffnungsstellung gedrängt ist.

Das Rückschlagventil 40 sorgt dafür, daß das Ventil 28 keinesfalls unmittelbar mit heißen Abgasen in Berührung kommt.

Es versteht sich, daß die Brennkraftmaschine zusätzlich mit einem an sich bekannten Abblasventil versehen sein kann, welches einen Teil der Abgase im Bedarfsfall an den Abgasturbolader vorbeileitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, dessen Turbine einlaßseitig mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine und dessen Lader auslaßseitig mit dem Einlaß der Brennkraftmaschine verbunden sind, und mit einer den Auslaß des Laders mit dem Einlaß der Turbine verbindenden Leitung, die mittels eines Ventils absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (28) eine mit dem Einlaß (20) der Turbine verbundene Steuerkammer (34; 76) aufweist, bei deren Beaufschlagung mit Unierdruck das Ventil (28) öffnet

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine zweite Steuerkammer (78) aufweist, weiche an den Auslaß (10) des Laders angeschlossen ist und bei Beaufschlagung mit Oberdruck das Ventilglied (50) in Öffnungsrichlung belastet und daß die dem Druck im Auslaß des Laders ausgesetzte, das Ventilglied (50) in Öffnungsrichtung drängende Fläche der zweiten Kammer (78) kleiner ist als die das Ventilglied in Öffnungsrichtung drängende Fläche der ersten Kammer (76).