DE3037489A1

DE3037489A1 - Aufladeeinrichtung fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3037489A1
Application number: DE19803037489
Authority: DE
Inventors: Yasushi Yokohama Kuribayashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1981-04-09
Also published as: US4373335A; JPS5655733U; DE3037489C2; JPS5930178Y2

Description

P 15 535

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der ein Drosselventil in einem Ansaugkanal aufweist, und insbesondere eine Betätigungseinrichtung für ein Auspuff-Umgehungsventil einer Aufladeeinrichtung für einen Motor dieses Typs.

Wie es in der Technik bekannt ist, weist eine herkömmliche Aufladeeinrichtung (wie sie beispielsweise in der JA-OS 38(1963)-19660 geoffenbart ist) eine Auspuff-Umgehungsventil-Betätigungseinrichtung auf, welche in Übereinstimmung mit dem Druck im Ansaugkanal an einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil gesteuert wird, sowie dem Druck im Ansaugkanal an einer Stelle stromabwärts vom Verdichter eines Turboladers, und zwar derart, daß das Umgehungsventil den Auspuff-Umgehungskanal öffnet, damit kein Abgas der Turbine des Turboladers zugeführt wird, um hierbei einen Aufladedruck (den Druck im Ansaugkanal an der Stelle stromabwärts vom Verdichter) zu verhindern, der einen bestimmten Wert überschreitet.

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Allerdings wurde eine Umgehungsventil-Betätigungsvorrichtung derart aufgebaut und gesteuert, daß das Umgehungsventil den Urngehungskanal nicht öffnet, um das Abgas der Turbine zuzuführen, wenn sich der Motor in einem Betriebszustand bei niedriger Last befindet.

Wenn das Abgas auf die Turbine des Turboladers während irgendeiner Tätigkeit des Motors zugeführt wird, dann nimmt der Rückstaudruck des Motors zu, so daß die Ausgangsleistung des Motors verringert wird. Insbesondere dann, wenn der Rückstaudruck während des Motorbetriebs mit niedriger Last zunimmt, verschlechtern sich Treibstoff verbrauch und Betriebsverhalten des Motors. Der Grund dafür ist folgender: wenn sich der Motor in einem derartigen Betriebszustand mit niedriger Last befindet, daß der Motor eine geringe Menge an Abgas erzeugt, kann die Turbine keine hinlängliche Leistung zum Antreiben des Verdichters des Turboladers erzeugen. Dementsprechend kann der Turbolader kaum eine Aufladung durchführen, so daß die Ausgangsleistung des Motors nicht erhöht wird. Als Ergebnis ist die negative Auswirkung durch Erhöhen des Rückstaudruckes viel höher als die positive Auswirkung durch Aufladung, so daß der Treibstoffverbrauch und das Laufverhalten des Motors verschlechtert werden.

Wenn dementsprechend das Gaspedal während des Betriebs eines Motors mit niedriger Last niedergedrückt wird, der die konventionelle Aufladeeinrichtung aufweist, kann der Motor keine hinlängliche Ausgangsleistung erzeugen. Somit hat die herkömmliche Aufladeeinrichtung unter dem Nachteil gelitten, daß der Treibstoffverbrauch und das Laufverhalten des Motors wie etwa die Beschleunigungsfähigkeit verschlechtert sind.

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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine Aufladeeinrichtung vorzusehen, welche derart verbessert ist, daß das Auspuff-Umgehungsventil den Auspuff-Umgehungskanal öffnet, um kein Abgas der Turbine zuzuführen, wenn sich der Motor in einem derartigen Betriebszustand mit niedriger Last befindet, daß der Turbolader kaum eine Aufladung durchführen könnte, sowie dann, wenn der Aufladedruck im Ansaugkanal des Motors über einen bestimmten Wert liegt, sowie derart, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt, um das Abgas der Turbine zuzuführen, wenn der Motor sich in einen derartigen Betriebszustand mit mittlerer und hoher Last befindet, daß der Turbolader die Aufladung durchführen kann.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Auspuff-Umgehungsventil-Betätigungseinrichtung mit einer ersten Druckkammer, einer zweiten Druckkammer, einer flexiblen Membran, die mit dem Umgehungsventil verbunden ist und die erste und zweite Druckkammer voneinander trennt, wobei die Membran in eine derartige erste Lage beweglich ist, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal öffnet, sowie in eine derartige zweite Lage, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt, und'einer Rückführfeder, um die Membran in eine derartige Richtung zu drücken, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt, einen ersten Kanal zum Herstellen der Verbindung zwischen der ersten Druckkammer und einem ersten Abschnitt des Ansaugkanals, welcher stromabwärts vom Drosselventil angeordnet ist, einen zweiten Kanal zum Herstellen der Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und einem zweiten Abschnitt des Ansaugkanals, der stromabwärts vom Verdichter angeordnet ist, sowie ein Druckdifferenz-Einstellventil zum Einstellen des Unterschieds zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer derart, daß die Membran in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer in die erste Lage bewegt wird, wenn der Druck im ersten Abschnitt unter

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einem ersten bestimmten Wert liegt, und wenn der Druck im zweiten Abschnitt über einem zweiten, bestimmten Wert liegt, der höher ist als der erste, bestimmte Wert, sowie in die zweite Lage, wenn der Druck im ersten Abschnitt über dem ersten, bestimmten Wert liegt und der Druck im zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert, wobei das Einstellventil an den ersten oder zweiten Kanal vorgesehen ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel· der Erfindung ist der Verdichter stromabwärts vom Drosselventil angeordnet und der erste Abschnitt ist zwischen dem Drosselventil und dem Verdichter angeordnet, und das Druckdifferenz-Einstellventil umfaßt einen Ventilkörper, um den zweiten Kanal wahlweise zu öffnen und zu sahließen, sowie eine Ventilkörper-Betätigungseinrichtung, die eine dritte Kammer aufweist, die mit dem zweiten Abschnitt in Verbindung steht, eine vierte Kammer, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht, eine andere, flexible Membran, die mit dem Ventilkörper verbunden ist und die dritte und vierte Kammer voneinander trennt, wobei die andere Membran in eine derartige dritte Lage beweglich ist, daß der Ventilkörper den zweiten Kanal versperrt sowie in eine derartige, vierte Lage, daß der Ventilkörper den zweiten Kanal öffnet, sowie eine Rückführfeder zum Vorspannen der anderen Membran derart, daß die andere Membran in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der dritten und vierten Kammer in die dritte Stellung bewegt wird, um die Druckzufuhr in den zweiten Abschnitt der zweiten Druckkammer zu unterbrechen, wenn der Druck im zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert liegt, sowie in die vierte Lage, um die Druckzufuhr in den zweiten Abschnitt zur zweiten Druckkammer zu bewirken, wenn der Druck im zweiten Abschnitt über dem zweiten, bestimmten Wert liegt.

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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Verdichter stromaufwärts vom Drosselventil angeordnet und der zweite Abschnitt ist zwischen dem Verdichter und dem Drosselventil angeordnet, und das Druckdifferenz-Einstellventil umfaßt ein Gehäuse, welches in der Mitte im ersten Kanal derart angeordnet ist, daß der erste Kanal in einen ersten und zweiten Teil aufgeteilt wird, wobei eine Unter-' teilung das Innere des Gehäuses in eine dritte Kammer, die mit dem ersten Abschnitt durch den ersten Teil hindurch in Verbindung steht, sowie eine vierte Kammer aufteilt, die mit der ersten Druckkammer durch den zweiten Teil hindurch in Verbindung steht, sowie mit der Atmosphäre durch eine Blendenöffnung, und ein Rückschlagventil, das an der Unterteilung angeordnet sowie derart aufgebaut und ausgebildet ist, daß es zum Bewirken der Verbindung zwischen der dritten und vierten Kammer und zum Zuführen eines Vakuums geöffnet werden kann, welches durch die Atmosphäre verdünnt ist, die durch die Blendenöffnung in die erste Druckkammer eintritt, wenn der Druck im ersten Abschnitt ein Vakuum ist, und um geschlossen zu werden, um die Verbindung zwischen der dritten und vierten Kammer zu versperren, um den Druck in der ersten Druckkammer bei Atmosphärendruck zu halten, wenn der Druck im ersten Abschnitt derart über dem Atmosphärendruck liegt, daß die Membran in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer in die erste Lage bewegt wird, wenn der Druck im ersten Abschnitt unter dem ersten, bestimmten Wert liegt, und wenn der Druck im zweiten Abschnitt über dem zweiten bestimmten Wert liegt, sowie in die zweite Lage, wenn der Druck im ersten Abschnitt über dem ersten, bestimmten Wert und der Druck im zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert liegt.

Eine erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung weist den Vorteil auf, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt,

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um die Aufladung durchzuführen, um die Ausgangsleistung des Motors zu erhöhen, wenn sich der Motor in einer Betriebsbedingung mit mittlerer μηα hoher Last oder mittlerer und hoher Drehzahl befindet, und den -RückStaudruck des Motors an einer Erhöhung zu hindern, um zu verhindern, daß der Treibstoffverbrauch und das Laufverhalten des Motors schlechter werden, wenn sich der Motor in einem Betriebszustand mit niedriger Last oder niedriger Drehzahl befindet, und um ein übermäßiges Aufladen zu verhindern, wenn der Aufladedruck im Ansaugkanal über einem bestimmten Wert liegt, ohne daß die Auswirkung durch das Aufladen bei Motorbetriebsbedingungen mit mittlerer und hoher Last beeinträchtigt werden.

Eine erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Auspuff-Umgehungsventil-Betätigungsvorrichtung kompakt ist und die Herstellungskosten in weitem Umfang dadurch verringert sind, daß man zwei einfache Membranvorrichtungen verwendet, welche jeweils eine Membran aufweisen, ohne daß man eine komplizierte Membranvorrichtung verwendet, die zwei Membranen aufweist, wie etwa bei der Umgehungsventil-Betätigungsvorrichtung einer herkömmlichen Aufladeeinrichtung.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist eine Auspuff-Umgehungsventil-Betätigungseinrichtung derart aufgebaut und gesteuert, daß'das Auspuff-Umgehungsventil den Auspuff-Umgehungskanal öffnet, um das Abgas nicht der Turbine des Turboladers zuzuführen, wenn sich der Motor in einem derartigen Betiebszustand mit niedriger Last befindet, daß der Turbolader kaum eine Aufladung durchführen, kann, und wenn der Aufladedruck im Ansaugkanal über einem bestimmten Wert liegt, sowie derart, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt, um das Abgas der Turbine zuzuführen, wenn sich der Motor in einer derartigen Betriebsbedingung mit mittlerer und hoher Last befindet,

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daß der Turbolader die Aufladung durchführen kann.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1. eine söhematische Ansicht eines

Schnitts eines ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung/ und

Fig. 2: eine schematische Ansicht eines

Schnitts eines zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Aufladeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei dem ersten, in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung bei einem Verbrennungsmotor angewandt, welcher dem Typ nach einen Vergaser aufweist.

Wie in Figur 1 gezeigt, umfaßt ein Motor 10 einen Ansaugkanal 12, in dem eine Düse 14 eines Vergasers und ein Drosselventil 16 angeordnet sind, der stromabwärts von der Düse 14 vorliegt, sowie einen Auspuffkanal 28. Das Drosselventil 16 ist mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) derart verbunden, daß es hierdurch gesteuert werden kann. Eine Aufladeeinrichtung umfaßt einen Turbolader 18, der einen Turbinenläufer 22 umfaßt, der im Auspuffkanal 28 an einem Abschnitt stromabwärts vom Auspuffkrümmer 30 derart angeordnet ist, daß er vom Abgas des Motors 10 angetrieben wird, sowie einen Verdichterläufer 20, der im Ansaugkanal 12 an einem Abschnitt stromabwärts vom Drosselventil 16 und stromaufwärts von einem Ansaugkrümmer 26 angeordnet ist und mit der Turbine 22 durch eine Welle 24 derart verbunden ist, daß er von der Turbine 22 angetrieben wird, um Luft in den Motor 10 unter einem Druck hineinzupressen, der höher ist als der Atmosphärendruck.

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Ein Auspuff-Umgehungskanal 36 verbindet einen Abschnitt 32 des Auspuffkanals 28, der stromaufwärts von der Turbine 22 angeordnet ist/ mit einem Abschnitt 34 des Auspuffkanals 28, welcher stromabwärts von der Turbine 22 angeordnet ist, um die Turbine 22 zu umgehen. Ein Ventil 38 ist im Umgehungskanal 36 vorgesehen. Ein Auspuff-Umgehungsventil 42 ist beweglich derart angeordnet, daß es wahlweise mit dem Ventilsitz 38 in Berührung tritt und diesen verläßt, um den Umgehungskanal 36 zu schließen und zu öffnen. Eine Ventilbetätigungsvorrichtung 44 ist außerhalb des Auspuffkanals 28 angeordnet und weist eine flexible Membran 46 auf, die starr mit dem Umgehungsventil 42 durch eine Stange 48 verbunden ist, sowie ein Gehäuse 50, dessen Innenraum in eine erste Druckkammer 52 und eine zweite Druckkammer 54 durch die Membran 46 unterteilt ist. Die erste Druckkammer 52 steht mit einem ersten Abschnitt 27 des Ansaugkanals 12 in Verbindung, welcher zwischen dem Drosselventil 16 und dem Verdichter -20 angeordnet ist, und zwar durch einen ersten Kanal 56, um den Druck im Abschnitt 27 aufzunehmen. Die zweite Druckkammer 54 steht mit einem zweiten Abschnitt 29 des Ansaugkanals 12 in Verbindung, welcher stromabwärts vom Verdichter 20 angeordnet ist, und zwar durch einen zweiten Kanal 58, um den Druck im Abschnitt 29 aufzunehmen. Eine Feder 60 ist in der ersten Druckkammer 52 angeordnet und drückt die Membran 46 in der Zeichnung nach unten, das heißt in einer derartigen Richtung, daß das Umgehungsventil 42 den Umgehungskanal 36 schließt. Ein Druckdifferenz-Einstellventil 59 umfaßt einen Ventilsitz 62, der mitten im zweiten Kanal 58 angeordnet ist, und ein Ventilkörper 64 ist beweglich derart angeordnet, daß er wahlweise mit dem Ventilsitz 62 in Berührung tritt und diesen verläßt, um den zweiten Kanal 58 zu öffnen und zu schließen. Eine Ventilkörper-Betätigungsvorrichtung 66 weist eine flexible Membran 68 auf, die starr mit dem Ventilkörper 64 durch eine Stange 70 verbunden ist, sowie ein Gehäuse 72, dessen Innenraum in eine Druckkammer 74 und

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eine Atmosphärenkammer 76 mittels einer Membran 68 unterteilt ist. Die" Druckkammer 74 steht mit dem zweiten Abschnitt 29 des Ansaugkanals 12 durch einen Teil des zweiten Kanals 58 in Verbindung, um den Druck im zweiten Abschnitt 29 aufzunehmen. Die Atmosphärenkammer 76 steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Eine Feder 78 ist in der Atmosphärenkammer 76 angeordnet und drückt die Membran der Zeichnung nach oben, das heißt in einer derartigen Richtung, daß der Ventilkörper 64 den zweiten Kanal 58 verschließt.

Die derart aufgebaute Aufladeeinrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Druck im ersten Abschnitt 27 des Ansaugkanals unter einem ersten, bestimmten Wert liegt (beispielsweise minus. 300 mm Hg)₁. das heißt, wenn sich der Motor 10 in einem derartigen Betriebszustand mit niedriger Last befindet, daß der Turbolader 18 kaum eine Aufladung durchführen kann, dann wird die Membran 68 der Betätigungsvorrichtung 66 in eine derartige Lage bewegt, daß der Ventilkörper 64 den zweiten Kanal 58 durch eine Kraft verschließt, wie sie aus der Tätigkeit der Feder 78 und dem Unterschied zwischen dem Druck in der Atmosphärenkammer 76 und dem Druck in der Druckkammer 74 resultiert. Bei der Betätigungseinrichtung wird, da der Unterschied zwischen dem Druck in der zweiten Druckkammer 54 und dem Druck in der ersten Druckkammer die Kraft der Feder 60 übersteigt, die Membran 46 durch den Druckunterschied nach oben gegen die Kraft der Feder in eine derartige Lage bewegt, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal 36 öffnet. Als Ergebnis strömt Abgas, das aus dem Motor 10 in den Abschnitt 32 des Auspuffkanals 28 einströmt, in den Abschnitt 34 des Auspuffkanals 28, und zwar durch den Umgehungskanal 36, um die Turbine 22 zu umgehen, um eine Erhöhung im Rückstaudruck des Motors zu verhindern. Da kein Verlust bei der Ausgangsleistung

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des Motors 10 auftritt, und zwar infolge des Umstandes, daß der Rückstaudruck nicht zunimmt, werden Treibstoffverbrauch und Lauf verhalten des Motors 10 daran gehindert,· schlechter zu werden.

Wenn der Druck im ersten Abschnitt 27 des Ansaugkanals 12 höher wird als der erste, bestimmte Wert, zusammen mit einer Zunahme in der Last des Motors 10 bis zu einer mittleren Belastung, dann wird der Ventilkörper 64 veranlaßt, den zweiten Kanal 58 zu sperren, und die Membran 46 der Betätigungsvorrichtung 44 wird durch eine Kraft nach unten bewegt, welche aus dem Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer 52 und 54 und der Kraft der Feder 60 resultiert, und zwar in eine derartige Lage, daß das Umgehungsventil 42 den Umgehungskanal 36 versperrt. Als Ergebnis strömt das Abgas, das aus dem Motor 10 in den Abschnitt 32 einströmt, gänzlich in die Turbine 22, um diese anzutreiben. Dementsprechend kann der Turbolader 18 die Aufladung durchführen. Dieser Zustand setzt sich fort, bis der Druck im zweiten Abschnitt 29 des Ansaugkanals 12 mit einer weiteren Zunahme in der Last des Motors 10 zunimmt und einen zweiten, bestimmten Wert erreicht (beispielsweise 300 mm Hg), der höher ist, als der erste,bestimmte Wert.

Wenn der Druck im zweiten Abschnitt 29 des Ansaugkanals 12 den zweiten, bestimmten Wert während eines Betriebs des Motors 10 mit hoher Last erreicht, dann wird die Membran 68 der Betätigungsvorrichtung 66 durch den Unterschied zwischen den Drücken in der Druck- und Atmosphärenkammer 74 und 76 nach unten bewegt, und zwar gegen die Kraft der Feder 78,in eine derartige Lage, daß die Ventilkörper 64 den zweiten Kanal 58 öffnet. Dementsprechend wird der Druck (Aufladedruck) im zweiten Abschnitt 29 in die zweite Druckkammer 54 der Betätigungsvorrichtung 44 durch den zweiten Kanal 58 hindurch eingespeist.

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Andererseits wird die erste Druckkammer 52 der Betätigungsvorrichtung 44 mit einem Vakuum im ersten Abschnitt 27 des Ansaugkanals 12 durch den ersten Kanal 56 hindurch gespeist. Als Ergebnis wird die Membran 46 zuverlässig durch den Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer 52 und 54 gegen die Wirkung der Feder derart nach oben bewegt, daß das Umgehungsventil 42 zuverlässig den Umgehungskanal 36 öffnet. Dementsprechend strömt Abgas, das von dem Motor 10 in den Abschnitt 32 einströmt, in den Abschnitt 34 durch den Umgehungskanal 36/ der Turbolader 18 führt keine Aufladung durch, um den Ansaugkrümmer 26 davor zu schützen, einem Aufladedruck ausgesetzt zu werden, der über dem zweiten, bestimmten Wert liegt, um hierbei zu verhindern, daß der Motor 10 durch eine übermäßige Aufladung beschädigt wird.

Beim zweiten, in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung bei einem Verbrennungsmotor angewandt, der dem Typ nach eine elektronisch gesteuerte Treibstoffeinspritzung aufweist. In Figur 2 sind gleiche Elemente und Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet.

Die Aufladeeinrichtung der Figur 2 unterscheidet sich von jener der Figur 1 in folgender Hinsicht: ein Motor 90 weist einen Ansaugkanal 92 auf, in dem eine Luftströmungs-Meßeinrichtung 94 angeordnet ist. Ein Drosselventil 16 ist stromabwärts von der Luftströmung-Meßeinrichtung 94 angeordnet. Ein Verdichter 20 eines Turboladers 18 ist in einem Abschnitt des Ansaugkanals 92 angeordnet, welcher zwischen der Luftströmungs-Meßeinrichtung 94 und dem Drosselventil 16 angeordnet ist. Eine erste Druckkammer 52 einer Ventilbetätigungseinrichtung 44 steht mit einem ersten Abschnitt des Ansaugkanals 92 in Verbindung, der stromabwärts vom Drosselventil 16 angeordnet ist (bei diesem Ausführungsbei-

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spiel ein Ansaugkrümmer 96), und zwar durch einen ersten Kanal 98 und ein Druckdifferenz-Einstellventil 101. Eine zweite Druckkammer 54 der Betätigungseinrichtung 44 steht mit einem zweiten Abschnitt 99 des Ansaugkanals 92 in Verbindung, der zwischen dem Verdichter 20 und dem Drosselventil 16 angeordnet ist, und .zwar über einen zweiten Kanal 100, um den Druck im zweiten Abschnitt 99 aufzunehmen. Das Druckdifferenz-Einstellventil 101 umfaßt ein Ventilgehäuse 102,welches inmitten des ersten Kanals 98 angeordnet ist, um den Kanal 98 in einen ersten und zweiten Teil 103 und 104 aufzuteilen. Eine Unterteilung 105 teilt das Innere des Gehäuses 102 in eine dritte Kammer 106, die mit dem ersten Abschnitt 86 durch den ersten Teil 103 in Verbindung steht, sowie eine vierte Kammer 108, die mit der ersten Druckkammer 52 durch den zweiten Teil 104 in Verbindung steht. Die vierte Kammer 108 steht auch mit der Atmosphäre durch eine Blendenöffnung 110 in Verbindung. Ein Rückschlagventil 112 ist an der Unterteilung 104 angeordnet und ist derart aufgebaut und angeordnet, daß es den Strömungsmittelstrom aus der vierten Kammer 108 zur dritten Kammer 106 gestattet, aber den Strömungsmittelstrom aus der dritten Kammer 106 zur vierten Kammer 108 nicht gestattet.

Die derart aufgebaute Aufladeeinrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Druck im ersten Abschnitt 86 des Ansaugkanals 92 unter dem ersten, bestimmten Wert liegt, dann wird die erste Druckkammer 52 der Betätigungseinrichtung 44 mit einem Vakuum aus dem ersten Abschnitt 86 gespeist, und zwar durch den ersten Kanal 98 und das Rückschlagventil 112, Das Vakuum wird durch die Atmosphäre verdünnt, welche in die vierte Kammer 108 des Gehäuses 102 durch die Blendenöffnung 110 eintritt. In diesem Fall, das heißt während

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eines Betriebs des Motors 90 mit niederer Last, wird, da der Turbolader 18 im wesentlichen keine Aufladung durchführt, die zweite Druckkammer 54 mit einem Vakuum ähnlich dem Atmosphärendruck aus dem zweiten Abschnitt 99 durch den zweiten Kanal 100 gespeist. Als Ergebnis wird eine Membran 46 der Betätigungseinrichtung 44 in der Zeichnung nach rechts durch den Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer 52 und 54 gegen die Wirkung einer Feder 60 in eine derartige Lage bewegt, daß ein Umgehungsventil 42 einen Umgehungskanal 36 öffnet. Dementsprechend strömt Abgas, das aus dem Motor 90 in einen Auspuffkrümmer 30 einströmt, in einen Abschnitt 34 eines Auspuffkanals durch einen Umgehungskanal 36 ein, um eine Turbine 22 zu umgehen, um eine Zunahme des Rückstaudrucks des Motors zu verhindern. Dementsprechend werden der Treibstoffverbrauch und das Betriebsverhalten des Motors 90 an einer Verschlechterung gehindert.

Wenn der Druck im zweiten Abschnitt 99 des Ansaugkanals innerhalb des Bereichs zwischen dem ersten und zweiten bestimmten Wert liegt, dann wird der Druck im ersten Abschnitt 86 des Ansaugkanals 92 zu einem Vakuum, das höher ist als der erste bestimmte Wert. Dementsprechend wird die erste Druckkammer 52 der Betätigungseinrichtung 44 mit einem Vakuum gespeist, welches durch die Atmosphäre verdünnt wird, die durch die Blendenöffnung 110 eintritt, und welches niedriger ist als ein Vakuum im vorgenannten Fall bei Motorbetrieb mit niedriger Last. Wenn der Druck im ersten Abschnitt 86 einen positiven Druck erreicht, dann wird das Rückschlagventil 112 geschlossen und die erste Druckkammer 52 wird bei Atmosphärendruck gehalten, der durch die Blendenöffnung 110 eintritt. Als Ergebnis wird, ob nun der Druck im ersten Abschnitt 86 ein Vakuum oder ein positiver Druck ist, die Membran 46 durch die Kraft nach links bewegt, welche aus der Wirkung der Feder 60 und

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dem Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer 52 und 54 resultiert, und zwar in eine derartige Lage, daß das Umgehungsventil 42 den Umgehungskanal 36 schließt. Dementsprechend führt der Turbolader 18 eine Aufladung durch.

Wenn der Druck im zweiten Abschnitt 99 des Ansaugkanals 92 über dem zweiten, bestimmten Wert liegt, dann wird die Membran 46 durch eine Kraft nach rechts bewegt, welche aus dem Unterschied zwischen den Drücken in der .ersten und zweiten Druckkammer 52 und 54 sowie der Kraft der Feder 60 resultiert, und zwar derart, daß das Umgehungsventil 42 den Umgehungskanal 36 öffnet. Da dementsprechend der Turbolader 18 die Durchführung der Aufladung unterbricht, wird der Druck im ersten Abschnitt 86 des Ansaugkanals 92 daran gehindert, den zweiten, bestimmten Wert zu überschreiten.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPU-ING.

REPRESEIStTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE H, KINKELDEY

DR-ING.

W. STOCKMAIR

DR-ING; · AeE (CALTECH)

K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

DtPL-ING

G. BEZOLD

D« FER NAT - DlFL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMIUANSTRASSE

NISSAN MOTOR CO., ITD. 3-Oktober 1980

Fo. 2, Takara-cho-, Kanagawa-ku ρ ^₁- γτγ _ ^

Yokohama City, Japan

Aufladeeinrichtung für Verbrennungsmotoren

Patentansprüche

f1 .J Aufladeeinrichtung für Verbrennungsmotoren, mit einem Ansaugkanal, in welchem ein Drosselventil angeordnet ist, und einem Auspuffkanal, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein Turbolader (18) mit einer Turbine (22), die im Auspuffkanal derart angeordnet ist, daß sie vom Abgas des Motors (10, 90) angetrieben wird, sowie einem Verdichter (20), der im Ansaugkanal (12, 92) angeordnet ist und mit der Turbine derart verbunden ist, daß er von der Turbine angetrieben wird, um Luft in den Motor unter einem.Druck pressen, der höher ist als der Atmosphärendruck,

- ein Auspuff-Umgehungskanal (36) , der vom Auspuffkanal (28) um einem Abschnitt stromaufwärts von der Turbine abzweigt und an einem Abschnitt stromabwärts von der Turbine derart wieder mit dem Auspuffkanal zusammentrifft, daß er die Turbine umgeht,

- ein Auspuff-Umgehungsventil (42) zum wahlweisen öffnen und Schließen des Umgehungskanals ,

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TELEFON (OS9) 2228 62 TELEX Ο5-2938Ο TELEGRAMME MONAPAT TELEFAX

eine Umgehungsventil-Betätigungseinrichtung (44) mit einer ersten Druckkammer (52), einer zweiten Druckkammer (54), einer flexiblen Membran (46), die mit dem Umgehungsventil (42) verbunden ist und die erste und zweite Druckkammer voneinander trennt sowie in eine derartige erste Lage beweglich ist,daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal (36) öffnet, sowie in eine derartige zweite Lage, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt, sowie einer Rückstellfeder (60) zum Vorspannen der Membran in einer derartigen Richtung, daß das Umgehungsventil den Umgehungskanal schließt,

ein erster Kanal (56, 98) zum Herstellen einer Verbindung zwischen der ersten Druckkammer und einem ersten Abschnitt (27, 86) des Ansaugkanals, welcher stromabwärts vom Drosselventil (16) angeordnet ist,

ein zweiter Kanal (58, 100) zum Herstellen einer Verbindung zwischen der zweiten Druckkammer und einem zweiten Abschnitt (29, 99) des Ansaugkanals, welcher stromabwärts vom Verdichter angeordnet ist, und

ein Druckdifferenz-Einstellventil (59, 101) zum Einstellen des Unterschieds zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer derart, daß die Membran in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer in die erste Lage bewegt wird, wenn der Druck im ersten Abschnitt unter einem ersten, bestimmten Wert liegt und der Druck im zweiten Abschnitt über einem zweiten, bestimmten Wert, der höher ist als der erste bestimmte Wert, sowie in die genannte zweite Lage, wenn der Druck im ersten Abschnitt über dem ersten, bestimmten Wert liegt und der Druck im zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert liegt, wobei das Einstellventil für den ersten oder zweiten Kanal vorgesehen ist (Fig. 1 und 2).

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2. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (20) stromabwärts vom Drosselventil

(16) angeordnet und der erste Abschnitt (27) zwischen dem Drosselventil und dem Verdichter gelegen ist, und daß das Druckdifferenz-Einstellventil (59) die folgenden Merkmale aufweist:

ein Ventilkörper (64) zum wahlweisen öffnen und Schließen des zweiten Kanals (53) und

eine Ventilkörper-Betätigungseinrichtung (66), die ihrerseits die folgenden Merkmale aufweist:

- eine dritte Kammer (74) , die mit dem zweiten Abschnitt (29) in Verbindung steht,

eine vierte Kammer (76), die mit der Atmosphäre in Verbindung steht,

- eine andere, flexible Membran (68) , welche mit dem Ventilkörper verbunden ist und die dritte und vierte Kammer voneinander trennt, wobei die andere Membran in eine derartige, dritte Lage beweglich ist, daß der Ventilkörper den zweiten Kanal schließt, sowie in eine derartige, vierte Lage, daß der Ventilkörper den zweiten Kanal öffnet, und

- eine Rückstellfeder (78) zum Vorspannen der anderen Membran derart, daß die andere Membran in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Drücken in der dritten und vierten Kammer in die dritte Lage bewegt wird, um die Druckzufuhr im zweiten Abschnitt zur zweiten Druckkammer (54) zu sperren, wenn der Druck in dem zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert liegt, sowie in die vierte Stellung, um die Zufuhr des Druckes in den zweiten Abschnitt zur zweiten Druckkammer zu bewirken, wenn der Druck im zweiten Abschnitt über dem zweiten, bestimmten Wert liegt (Fig. 1).
3. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verdichter (20) stromaufwärts vom Drosselventil (16) angeordnet und der zweite Abschnitt (99) zwischen dem Ver-

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dichter und dem Drosselventil gelegen ist, und daß das Druckdifferenz-Einstellventil (101) die folgenden Merkmale aufweist:

ein Gehäuse (102), welches in der Mitte des ersten Kanals (98) zum Aufteilen des ersten Kanals in einen ersten und zweiten Teil (103, 104) angeordnet ist, eine Unterteilung (105), die das Innere des Gehäuses in eine dritte Kammer (106), die mit dem ersten Abschnitt (86) durch den ersten Teil in Verbindung steht, sowie eine vierte Kammer (108) unterteilt, welche mit der ersten Druckkammer (52) durch den zweiten Teil und mit der Atmosphäre durch eine Blendenöffnung (110) in Verbindung steht,¹ und ein Rückschlagventil (112), welches an der Unterteilung angeordnet und derart aufgebaut und ausgebildet ist, daß es zum Herstellen der Verbindung zwischen der dritten und vierten Kammer sowie zum Zuführen eines durch die Atmosphäre verdünnten Vakuums zu öffnen ist, welche durch die Blende zur ersten Druckkammer eintritt, wenn der Druck im ersten Abschnitt ein Vakuum ist, und um geschlossen zu werden, um die Verbindung zwischen der dritten und vierten Kammer zu sperren, um den Druck in der ersten Druckkammer bei Atmosphärendruck zu halten, wenn der Druck im ersten Abschnitt derart über Atmosphärendruck liegt, daß die Membran in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der ersten und zweiten Druckkammer (52, 54) in die erste Lage bewegt wird, wenn der Druck im ersten Abschnitt unter dem ersten bestimmten Wert liegt und wenn der Druck im zweiten Abschnitt über dem zweiten bestimmten Wert liegt, sowie in die zweite Lage, wenn der Druck im ersten Abschnitt über dem ersten bestimmten Wert und der Druck im genannten zweiten Abschnitt unter dem zweiten, bestimmten Wert liegt (Fig. 2).

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