DE2951811A1

DE2951811A1 - Abgas-umleitungsvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit turbolader

Info

Publication number: DE2951811A1
Application number: DE19792951811
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Antoku; Kunihiko Kakimoto; Masaru Kodairo; Fumio Saito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1980-11-20

Description

B e s c h r e i b u n g Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgas-Umleitungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem eine von den Abgasen der Maschine beaufschlagte Turbine aufweisenden Turbolader, einer die Turbine überbrükkenden Umgehungsleitung für einen Teil der Abgase und einer die Durchströmung der Umgehungsleitung steuernden Ventilanordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kühleinrichtung für die die Durchströmung der Umgehungsleitung steuernde Ventilanordnung.
Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader für die Leistungssteigerung bei niedrigen und mittleren Drehzahlen der Maschine ist eine Abgas-Ventilanordnung zum Steuern der DurchstrõmnmU einer die Turbine des Turboladers überbrückenden Umgehungsleitung vorgesehen. Im hohen Drehzahlbereich der Maschine ist die Umgehungsleitung vollständig geöffnet, um die Menge der der Turbine zuströmenden Abgase zu begrenzen und damit einem Überdrehen des Turboladers und dem Auftreten eines überm9ig fronen Ladedrucks vorzubeugen.
Die die Durchströmung der Umgehungsleitung steuernde Ventilanordnung arbeitet gewöhnlich mit einem Tellerventil. Das Tellerventil sowie eine dieses gleitend führende Ventilführung werden von den die Umgehungsleitung durchströmenden Abgasen sehr stark erhitzt, so daß die Schmierung der aufeinander gleitenden Teile unwirksam werden und das Ventil dadurch hängenbleiben kann.
Herkömmliche Ventilanordnungen der genannten Art sind gewöhnlich luftgekählt. Eine solche Luftkühlung ist gewöhnlich jedoch nicht genügend wirksam, um einen Verlust der Schmierwirkung zwischen der Ventilführung und dem Ventilschaft und das dadurch bewirkte Hängenbleiben des Ventils zu verhindern.
Bleibt das Ventil dabei in der geschlossenen Stellung hangen, so findet bei Vberschreitung des vorbestimmten Ladedrucks keine Umleitung der Abgase mehr statt, so daß die Turbine eine übermäßig hohe Drehzahl erreicht und einen zu hohen Ladedruck liefert.
In einer luftgekühlten Abgas-Ventilanordnung ließe sich das Hängenbleiben des Ventils zwar dadurch verhindern, daß zwischen der Ventilführung und dem Ventilschaft ein genügend großes stiel belassen wird. Durch den vorhandenen Zwischenranm können dann jedoch Abgase in die Druckkammer einer der Betätigung des Ventils dienenden Membrandose strömen, was = Ungenauigkeit der Steuerung oder zur Zerstörung der Membrane durch Uberhitzung führen kann.
Ein Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend genannten Mangel einer herko=lichen Abgas-Umleitungsvorrichtung.
Dieses Ziel ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ventilanordnung einen mit einem Kühlwasserkreislauf strömungsverbundenen Kühlwasserdurchlaß hat.
Bei einer Ventilanordnung mit einem gleitend in einer Ventilführung geführten Tellerventil ist der Kühlwasserdurchlaß vorzugsweise um den äußeren Umfang der Ventilführung herum geformt.
Der Kühlwasserdurchlaß ist vorzugsweise an einem Kühlwasserkreislauf angeschlossen, in welchem das Sühlwasser zwangsweise über den Motorblock der Maschine umgewälzt wird.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte, schematisierte Ansicht eines Turboladers mit einer Abgas-Umleitungsvorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Anordnung nach FFZI 1.
Ein in Big. 1 dargestellter Turbolader 1 hlt ein Ladegebläse 2 und eine Turbine 3. Das Gebläse 2 ist an einer Ansaugleitung 4 angeschlossen und speist den Einlaßkrümmer 5 einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine mit verdichteter Luft. Die Turbine 3 ist zwischen einem Auslaßkrümmer 6 und einer Auspuffleitung 7 angeordnet und uber eine Welle antriebsübertragend mit dem ebläse 2 verbunde. De- Anslaßkrümmer 6 ist über eine die Turbine 3 tiberbrückende Umgehungsleitung 8 direkt mit der Auspuffleitung 7 verbunden.
Eine die Durchströmung der Umgehungsleitung 8 steuernde Ventilanordnung arbeitet mit einem einen Ventilkopf 9a und einen Ventilschaft 9b aufweise-cen Steuerventil 9, welches mit einer Membrane 11 verbunden ist. Die Membrane 11 bildet den Abschluß einer Betätigungs-Druckkammer 10 und ist durch eine Feder 12 in der Schließrichtung des Steuerventils 9 belastet. Die Druckkammer 10 ist über eine mit dem Einlaßkrümmer 5 verbundene Leicung mit dem vom Turbolader 1 erzeugten Ladedruck gespeist.
Steigt der vom Turbolader erzeugte Ladedruck über einen vorbestimmten Wert an, so wird die Membrane 11 von dem in der Druckkammer 10 herrschenden Druck entgegen der Belastung durch die Feder 12 verformt, so daß sie den Ventilkopf 9a von einem Ventilsitz 13 abhebt und damit die Durchströmung der Umgehungsleitung 8 freigibt (Fig. 2). Auf diese Weise wird die Abgaszufuhr zur Turbine 3 des Turboladers 1 gesteuert, um ein Uberdrehen des Turboladers zu verhindern und den Ladedruck zu begrenzen.
Wie man in Fig. 2 erkennt, ist das die Abgaszufuhr zur Turbine 3 steuernde Ventil 9 gleitend in einer Ventilführung 14 geführt. C-emaß der Erfindung ist um den äußeren Umfang der Ventilführung 14 herum ein Kühlwasserdurchlaß 15 geformt. Ein * 16 des Eühlwasserdurchlasses 15 ist mit dem Auslaß einer von der Maschine angetriebenen Kühlwasserpumpe verbunden, und ein Auslaß 17 des Durchlasses 15 ist uber eine Kühlwasser-Umwälzleitung mit dem oberen W2sskasten des (nicht gezeigten) kühlers der Maschine verbanden, so daß also das Kühlwasser der Maschine im Betrieb derselben zwangsläufig durch den Kühlwasserdurchlaß 15 hindurchgeleitet wird.
Die die Umgehungsleitung 8 durchströmenden Abgase der Maschine erhitzen das Ventil 9. Dieses leitet die Warme über seinen Schaft 9b an die Ventilfuhrung 14 weiter. Da diese jedoch durch das den Durchlaß 15 durchströmende Kühlwasser gekühlt wird, kann sie nicht zu heiß werden. Die Wasserkühlung der Ventilführung 14 ist dabei erheblich wirksamer als die herkömmliche Luftkühlung. Dadurch bleibt die notwendige Schmierwirkung zwischen der Ventilführung und dem Ventilschaft erhalten und einem Hängenbleiben des Ventils vorgebeugt.
Bei hohen Drehzahlen der Maschine erhöhen sich die Temperatur der Abgase sowie auch der Anteil der die Umgehungsleitung durchströmenden Abgase. Dadurch steigt auch die Temperatur des Ventils 9 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine. Dementsprechend verstärkt sich Jedoch auch die Strömung des von der Pumpe gefõrderten Wassers durch den Durchlaß 15 um die Ventilführung 14 herum, so daß die Ventilführung 14 selbst bei hohen Drehzahlen der Maschine nicht überhitzt wird.
In der beschriebenen Ausführungsform bildet der Durch laß ein Teil des Kühlwasserkreislaufs der Maschine und ist mit dem Aus laß der Kühlwasserpumpe verbunden, so daß das unmittelbar vorher im Kühler auf eine niedrigere Temperatur abgekühlte Wasser für die Kühlung der Ventilführung 14 durch den Durchlaß 15 geleitet wird. Der Durchlaß 15 kann jedoch zur an einer Abzweigung des Kühlwasserkreislaufs oder an einer davon unabhängigen, von der Maschine oder einer anderen Antriebsquelle angetriebenen Pumpe angeschlossen sein.
L e e r s e i t e

Claims

Abgas-Umleitungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Turbolader P a t e n t a n s p r ü c h e t Abgas-Umleitungsvorrichtung für eine Brennraftmaschine mit einem eine von den Abgasen der Maschine beaufschlagte Turbine aufweisenden Turbolader, einer die Turbine überbrückenden Umgehungsleitung für einen Teil der Abgase und einer die Durchströmung der Umgehungsleitung steuernden Ventilanordnung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ventilanordnung (9 bis 14) einen mit einem Kühlwasserkreislauf (16, 17) strömungsverbundenen Kühlwasserdurchlaß (15) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem gleitend in einer Ventilführung geführten Tellerventil, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kühlwasserdurchlaß (15) um den äußeren Umfang der Ventilführung (14) herum geformt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kühlwasserdurchlaß (15) mit einem mit Zwangsumwälzung arbeitenden Kühlwasserkreislauf (16, 17) der Maschine strömungsverbunden ist.