DE3048933A1

DE3048933A1 - Vorrichtung zur regelung des ladedruckes bei einer mit abgasaufladung betriebenen brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3048933A1
Application number: DE19803048933
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7251 Weissach Dorsch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-15
Also published as: IT8124617A0; IT1140461B; GB2110755B; GB2110755A

Description

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Vo -richtung zur Regelung des, Ladedruckes

bei einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes bei einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches des Hauptpatente (Patentanmeldung P 29 13 488).

Durch das Hauptpatent ist eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes bei einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader versehen ist und die ein auf den Ladedruck des Ladegebläses ansprechendes, in der Abgassammelleitung der Brennkraftmaschine angeordnetes Regelventil aufweist, das eine die Abgasturbine umgehende Abgasnebenleitung steuert, durch die die vor der Abgasturbine abgeblasenen Abgase einem in dem hinter der Abgasturbine liegenden Teil der Abgassammelleitung angeordneten Ejektor zugeführt werden. Das Regelventil ist dabei anders als der Ejektor in dem vor der Abgasturbine liegenden Teil der Abgassammelleitung angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zur Regelung des Ladedruckes bei einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine zu schaffen, die gegenüber der Vorrichtung des Hauptpatentes baulich vereinfacht ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß durch die Anordnung des Regelventiles in dem hinter der Abgasturbine liegenden Teil der Abgassammelleitung das Bauvolumen der Vorrichtung infolge der geringen Länge der Abgasnebenleitung verringert wird. Dies insbesondere auch durch die Integration des Ejektors in dem Verbindungsteil, der Anordnung des Verbindungsteiles direkt an der Abgasturbine und der Steuerung des Durchströmquerschnittes der Treibstrahldüse des Ejektors durch das Regelventil. Die hohe Austrittgeschwindigkeit der Abgase aus der Treibstrahldüse des Ejektors wird darüber hinaus durch die strömungsgünstige Ausbildung des Kegelteiles des Ventilkegels unterstützt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Aggregatanordnung einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine anhand eines Blockschaltbildes in einem ersten Ausführungsbei

spiel der Erfindung,
Fig.2 den Regelventil- und Ejektorbereich der Vorrichtung

der Fig. 1 in detaillierter Darstellung, Fig. 3 eine Aggregatanordnung einer mit Abgasaufaufladung betriebenen Brennkraftmaschine anhand eines Block Schaltbildes in einem zweiten Ausführungsbeispiel

der Erfindung, und
Fig. 4 den Regelventil- und Ejektorbereich der Vorrich tung der Fig. 3 in detaillierter Darstellung.

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In dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung saugt eine Brennkraftmaschine 8 über einen Luftfilter 1, einem Gemischregler 2 und eine Saugleitung 3 Frischluft an, die im Saugbetrieb äer Brennkraftmaschine dieser unverdichtet, und im Ladebetrieb der Brennkraftmaschine dieser durch das Ladegebläse 4 eines Abgasturboladers 5 verdichtet durch eine Druckleitung 6, ein Drosselklappengehäuse 7 und einem Luftverteiler 8 zugeführt wird. Der Abgasstrom der Brennkraftmaschine 9 wird durch eine Abgassammelleitung 21, eine Abgasturbine 11 des Abgasturbine 5 und einen nicht gezeigten Schalldämpfer in die Atmosphäre geleitet. Der vor der Abgasturbine 11 liegende Teil der Abgassammelleitung 21 ist mit 10 und der·hinter der Abgasturbine 11 liegende Teil der Abgassammelleitung ist mit bezeichnet. Ein in dem Teil 12 der Abgassammelleitung 21 eingesetztes Regelventil 14 regelt den Ladedruck des Ladegebläses 4, indem über eine Steuerleitung 15 durch den Ladeüberdruck das Regelventil geöffnet und ein Teil des Abgasstromes über eine Abgasnebenleitung 16 unter Umgehung der Abgasturbine 11 direkt einem in dem Teil 12 der Abgassammelleitung 21 angeordneten Ejektor 18 zugeführt wird. In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung weist der Teil 12 der Abgassammelleitung 23 ein als Gußteil ausgeführtes Verbindungsteil 22 auf, in dem der durch eine Treibstrahldüse 33, eine Mischstrecke 37 und einen Difusor 38 gebildete Ejektor 18 integriert ist. Der Durchströmquerschnitt der Treibstrahldüse 33 des Ejektors 18 wird durch den Ventilkegel 24 des z.B. durch Schraubenverbindungen mit dem Verbindungsteil 22 verbundenen Regelventiles 14 regelt.

Der Ventilkegel 24 ist derart ausgebildet, daß bei geschlossenem Durchströmquerschnitt der Treibstrahldüse 33

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ein sich stromab der Treibstrahldüse 33 verjüngender Kegelteil 25 in den Teil 12 der Abgassammelleitung 21 erstreckt. Das Verbindungsteil 22 weist einen. Abgaseinlaßstutzen 34 und einen Abgasauslaßstutzen 35 auf, die mit dem hinter der Abgasturbine 11 liegenden Teil 12 der Abgassammelleitung 21 durch lösbare Verbindungen, z.B. Schraubenverbindungen, verbunden sind, sowie einen Abgaseinlaßstutzen 36, der mit der Abgasnebenleitung 16 ebenfalls durch eine lösbare Verbindung, z.B. einer Schraubenverbindung, verbunden ist.

Das an sich bekannte Regelventil 14 umfasst Gehäuseteile 26 und 27, die durch Schraubenverbindungen 28 miteinander verbunden sind. In dem Gehäuseteil 26 ist eine einerseits von einer Druckfeder 29 belastete und andererseits durch eine Anschlußöffnung 30 für die Steuerleitung 15 vom Ladedurck beaufschlagte Membrane 31 angeordnet, an der der Ventilkegel 24 befestigt ist. Druckfederseitig ist das Regelventil 14 durch eine öffnung 32 mit der Atmosphäre verbunden.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispieles der Erfindung ist folgende:

Nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine 9 wird durch deren Abgase die Abgasturbine 11 und somit das Ladegebläse 4 angetrieben. Aufgrund des noch relativ geringen Ladedruckes ist das Regelventil 14 geschlossen und sämtliche Abgase werden durch die Abgassammelleitung 21 in die Atmosphäre abgeblasen. Wird die Drosselklappe der Brennkraftmaschine 9 weiter geöffnet, steigt der Ladedruck des Ladegebläses 4 an. Erreicht dieser einen vorbestimmten Wert, so öffnet das Regelventil 14 entgegen der Federkraft der Druckfeder 29 die Abgasnebenleitung 16 und ein Teil der Abgase wird über

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die Abgasnt-i:Anleitung 16 unter Umgehung der Abgasturbine 11 nach dem Durjhströmen des Ejektors 18 dem Teil 12 der Abgas "ammellcitung 21 zugeführt, durch den die Abgase in die atmosphäre abgeblasen werden.

Infolge der grossen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Abgasen aus der Abgasnebenleitung 16 einerseits und den von der Abgasturbine 11 kommenden Abgasen anderseits werden die von der Abgasturbine kommenden Abgase von dem mit hoher Geschwindigkeit aus der Treibstrahldüse 33 austretenden Abgasen der Abgasnebenleitung 16.infolge, eines Impulsaustausches mitgerissen, wodurch der Abgasgegendruck hinter der Abgasturbine 11 wesentlich abgesenkt wird. Um die Austrittsgeschwindigkeit der Abgase aus der Treibstrahldüse 33 nicht zu beeinträchtigen, ist der Ventilkegel 24 im Treibstrahldüsenbereich endseitig mit einem sich stromab der Treibstrahldüse 33 verjüngenden Kegelteil 25 versehen, In dem Diffusor 23 wir die kinetische Energie der gesamten Abgase verringert und ein höherer statischer Druck bewirkt, der das Abblasen der Abgase in die Atmosphäre unterstützt..

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden für die gleichen Teile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß das Verbindungsteil 22 mit seinem Abgaseinlaßstutzen direkt mit der Abgasturbine 11 verbunden ist. Dies macht nur die Verwendung einer anderen Steuerleitung 15 und einer anderen Abgasnebenleitung 40 hinsichtlich der Konfiguration gegenüber der Steuerleitung 15 Una der Abgasnebenleitung 16 des ersten Ausführungsbeispieles notwendig, ohne daß sich die Funktionsbeschrei-

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bung des zweiten Ausführungsbeispieles gegenüber die des ersten Ausführungsbeispieles ändert.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es zum Beispiel möglich, anstelle des pneumatisch betätigten Regelventiles 14 ein hydraulisch oder elektromotorisch betätigbares Regelventil zu verwenden.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes bei einer mit Abgasauf^adung betriebenen Brennkraftmaschine, die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader versehen ist und die ein auf den Ladedruck des Ladegebläses ansprechendes Regelventil aufweist, das eine von der in einem vor der Abgasturbine und einen hinter der Abgasturbine liegenden Teil unterteilte Abgassammelleitung der ■ Brennkraftmaschine abzweigende und die Abgasturbine umgehende Abgasnebenleitung steuert, durch die die vor der Abgasturbine abgeblasenen Abgase wieder dem hinter der Abgasturbine liegenden Teil der Abgassammelleitung zugeführt werden, und wobei die vor der Abgasturbine abgeblasenen Abgase einem in dem hinter der Abgasturbine liegenden Teil der Abgassammelleitung angeordneten Ejektor zugeführt werden, nach Patent (Patentanmeldung P 29 13 488), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt der Treibstrahldüse (33) des Ejektors (18) durch das Regelventil (14) geregelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter der Abgasturbine (11) liegende Teil (12) der Abgassammelleitung (21) ein gesondertes Verbindungsteil (22) umfasst, in dem der Ejektor (18) integriert ist und an dem das Regelventil (14) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (22) als Gußteil ausgeführt ist.

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (22) einen Abgaseinlaßstutzen (34) für den Abgasstrom der Abgassammelleitung (21) aufweist, der mit dem hinter der Abgasturbine (11) liegenden Teil (12) der Abgassammelleitung (21) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (22) einen Abgaseinlaßstutzen (34) für den Abgasstrom der AbgasSammelleitung (21) aufweist, der direkt mit der Abgasturbine (11) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt der Treibstrahldüse (33) des Ejektors (18) durch den Ventilkegel (24) des Regelventiles (14) gesteuert wird, der einen sich bei geschlossenem Durchströmquerschnitt in dem hinter der Abgasturbine (11) liegenden Teil (12) der AbgasSammelleitung (21) erstreckenden und stromab der Treibstrahldüse (33) verjüngenden Kegelteil (25) umfasst.