DE3119099C2 - Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine - Google Patents
Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen BrennkraftmaschineInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
- F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
- F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen
Brennkraftmaschine, die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden
Abgasturbolader versehen ist, wobei die Regeleinrichtung von einem einen Abgasbypass zur Abgasturbine
steuernden Ventil gebildet ist, das eine Druckdose aufweist, die von einer Membran in zwei Kammern
unterteilt ist, wobei die Membran einerseits von einem in einer Drucksteuereinrichtung gebildeten Steuerdruck
und andererseits von der Kraft einer Feder und dem Atmosphärendruck beaufschlagt ist
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 30 00 781 bekannt Hier dient der Ladeluftdruck als Fuhrungsgröße und mit ihm wird eine Drucksteuereinrichtung beaufschlagt, die zwei Membranen aufweist und mit denen zwei Schaltstufen des nachgeordneten, ίο ständig steuerdruckverbrauchenden Abgasbypassventils beaufschlagt werden. Mit dieser Einrichtung soll ein vorbestimmtes Förderdruckniveau in engen Toleranzen eingehalten werden, da nach Inbetriebsetzen der Maschine und hoher Drehzahl durch das Verstärkungsverhältnis der Drucksteuereinrichtung lediglich geringe Änderungen im Ladedruck ausreichen, um das Bypassventil zu schalten.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 30 00 781 bekannt Hier dient der Ladeluftdruck als Fuhrungsgröße und mit ihm wird eine Drucksteuereinrichtung beaufschlagt, die zwei Membranen aufweist und mit denen zwei Schaltstufen des nachgeordneten, ίο ständig steuerdruckverbrauchenden Abgasbypassventils beaufschlagt werden. Mit dieser Einrichtung soll ein vorbestimmtes Förderdruckniveau in engen Toleranzen eingehalten werden, da nach Inbetriebsetzen der Maschine und hoher Drehzahl durch das Verstärkungsverhältnis der Drucksteuereinrichtung lediglich geringe Änderungen im Ladedruck ausreichen, um das Bypassventil zu schalten.
Bekanntlich ist bei Fahrzeugmotoren ein maximales
Drehmoment während maximaler Beschleunigung bei niedrigen Motoriirehzahlen erforderlich. Um dies zu
erreichen, wird der Abgasturbolader so ausgelegt, daß er hohe Turbinendrehzahlen bereits bei niedrigen
Motordrehzahlen erzeugt Bei hoher Motordrehzahl wird ein Teil des Abgasstromes nicht mehr dem
Abgasturbolader zugeführt damit der Ladedruck der Luft begrenzt wird.
Bei der bekannten Einrichtung dient als Führungsgröße zur Bildung des Steuerdruckes der Ladeluftdruck,
was den Nachteil hat, daß dieser durch Wirkungsgradjo Verluste von Ladegebläse und Abgasturbine kein direkt
dem Drehmoment des Motors proportionales Signal darstellt, ferner zwischen Änderung des Abgasstromes
und entsprechende Ansprache des Ladeluftdruckes Totzeiten auftreten, die sich verzögernd bei der
j5 Änderung des Drehmomentes im niedrigen und mittleren Lastbereich auswirken.
Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß Leistungsschwankungen durch Pendeln des Ladeluftdruckes
als leistungsbestimmende Größe auftreten, da diese gleichzeitig als Führungsgröße zur Bestimmung
der Stellung des Bypassventils dient. Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Abgasdruck
unmittelbar als Steuersignal zur Steuerung des Abgasbypassventils benutzt wird. Dadurch ist die Regelgenauigkeit
begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung eingangs genannter Art zu schaffen, bei der
in einfacher Weise eine Führungsgröße, die proportional Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, mit
großer Spreizung in ein Steuersignal umgesetzt wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Steuerdruck mittels der Drucksteuereinrichtung
vom als Energiequelle dienenden Ladeluftdruck unter Berücksichtigung des Abgasdruckes stromauf der
Abgasturbine als Führungsgröße gebildet ist. Damit ergibt sich der Vorteil, daß bei hoher Ansprechgeschwindigkeit
die Verwendung eines Abgasbypassventiles ermöglicht ist, das durch das Steuersignal gekühlt
wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im
folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Einrichtung zur Steuerung des Abgasbypasses und
F i g. 2 ein Drucksteuerventil.
Die Abgasmenge, die von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine der Abgasturbine 1 zugeführt wird,
wird von einem Ventil 2 gesteuert, das einen Abgasbypasskanal 3 beherrscht Dieser führt ebenso
wie der Auslaß 4 der Abgasturbine 1 zu dem nicht dargestellten Auspuffsystem.
Die Abgasturbine i treibt über eine Welle das Ladegebläse 5, das in bekannter Weise zur Verdichtung
der angesaugten Luft dient, wobei deren Auslaß 6 zu einer Seite der nicht dargestellten Brennkraftmaschine
führt. Im allgemeinen bezeichnet man Abgasturbine 1 und Ladegebläse 5 zusammenfassend als Abgasturbolader.
Der Ladeluftdruck, d. h. der auslaßseitige Druck des Ladegebläses 5 wird somit über die Stellung des
Ventiles 2 in Abhängigkeit von dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine gesteuert Ober eine Leitung 7
wird der Abgasleitung 8 der Abgasdruck entnommen und einer Kammer 3 einer Drucksteuereinrichtung 10
zugeführt. Die im Gehäuse 11 der Drucksteuereinrichtung 10 gebildete Kammer 9 weist eine Druckfeder 12
auf, deren Kraft gemeinsam mit dem Abgasgegendruck auf eine Membran 13 wirkt, die im Randhereich im
Gehäuse eingespannt ist und zum Beispiel eine Metallmembran sein kann. Die Membran 13 trägt mittig
mittels eines Membrantellerpaares 14 ein hier rohrförmig ausgebildetes Distanzstück 15, das eine ebenfalls in
ihrem Randbereich im Gehäuse eingespannte Membran 16 in einem weiteren Membrantellerpaar 17 durchdringt
und über die Membran 16 hinausragt, wobei das rohrförmig ausgebildete Distanzstück 15 im Bereich des
zweiten Membrantellerpaares 17 fest mit der Membran 16 verbunden ist. Der zwischen den beiden Membranen
13, 16 gebildete Raum 18 ist über eine öffnung 19 atmosphärisch belüftet. Unterhalb der zweiten Membran
16 ist in der Drucksteuereinrichtung 10 eine Steuerdruckkammer 20 angeordnet, die einen Auslaßstutzen
21 aufweist, von der aus eine Leitung 22 zu dem Ventil 2 führt, auf das weiter unten noch näher
eingegangen wird. Ferner weist die Sleuerdruckkammer 20 einen Einlaß 23 auf, dem mittels einer Leitung 24
der Ladeluftdruck zugeführt wird. Der Einlaß 23 ist gegenüber der Steuerdruckkammer 20 mittels einer aus
einer durch eine Feder 25 gegen einen gehäuseseitig angeordneten Ventilsitz gedrückten Platte 27, die in
ihrer Gesamtheit ein Ventil 28 bilden, beherrscht.
Das rohrförmige Distanzstück 15 weist eine Querbohrung 29 auf, so daß in Abhängigkeit von der Stellung
der Membranen eine Verbindung zwischen dem Raum 18 und der Steuerdruckkammer 20 besteht. An dem
Distanzstück 15 greift in dem beschriebenen Beispiel über die Membran 16 eine in der Steuerdruckkammer
20 angeordnete Druckfeder 30 entgegen der Kraftrichtung der Feder 12 an.
Das Ventil 2 weist eine atmosphärisch belüftete Kammer 31 auf, in der eine Druckfeder 32 auf eine
Membran 33 wirkt, die andererseits mittels der Leitung 22 von dem in der Drucksteuereinrichtung 10 gebildeten
Steuerdruck beaufschlagt ist und mit einem Ventilstößel 34, den die Verbindung zwischen den Leitungen 8 und 3
beherrschenden Ventilkegel 35 betätigt. Mit der beschriebenen Einrichtung wird in Abhängigkeit vom
Abgasdruck in der Drucksteuereinrichtung 10 ein Steuerdruck erzeugt, dem der Ladeluftdruck als
Energiequelle dient und der auf das Abgasbypassventil 2 zur Steuerung der an der Abgasturbine 1 vorbeigeführten
Abgasmenge dient. Falls es die Abstimmung des Gesamtsystems Brennkraftmaschine und Abgasturbolader
erforderlich macht, kann in einfacher Weise bei der Bildung des Steuerdruckes eine Berücksichtigung des
Atmosphärendruckes und auch der Ladelufttemperatur vorgenommen werden. Dies kann in nicht dargestellter
Weise dadurch erfolgen, daß der Steuerdruckleitung 22 stromab der Drucksteuereinrichtung 10 Steuerdruck
entnommen und einem Ventil zugeführt wird, dessen Durchgang in Abhängigkeit von einer Barometerdose
und einem Bimetallelement bestimmt wird und daß in dieser Jer so gesteuerte Druck zusätzlich dem Ventil 2
in der Kammer 31 statt der vorgesehenen atmosphärischen Belüftung zugeführt wird.
ι ti Vorteilhafter als diese beschriebene Lösung ist jedoch
die bauliche Vereinheitlichung mit einer Drucksteuereinrichtung gemäß F i g. 2, da sowohl Leitungsanschlüsse
als auch zusätzliche Bauteile durch ein gesondertes Ventil fortfallen. Baugleiche Elemente sind in der F i g. 2
ι "> mit den gleichen Bezugsziffern wie in der F i g. 1
versehen und werden nicht noch mal gesondert beschrieben. An dem mit beiden Membranen 13, 16
verbundenen Distanzstück 15, das ebenfalls ein rohrförmiges, die Membran 16 durchdringendes, freies Ende
aufweist, das über die Querbohrung 29 eine Verbindung zu dem atmosphärisch belüfteten Raum 18 herstellt,
greift einerends ein fest mit ihm verbundener Bimetallstreifen 36 an, der sich mit seinen freien Enden an einem
Gehäuseabsatz abstützt. Ferner wirkt auf das Dislanz-
2~> stück eine in dem atmosphärisch belüfteten Raum 18
angeordnete barometrische Dose 37, in derem Inneren die gegen die Feder 12 wirkende Druckfeder 30
angeordnet i£t. Die Feder 12 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel noch über einen Federteller 38 und
in eine Einstellschraube 39 einstellbar, es ist vorgesehen,
zur Kompensation der Ladelufttemperatur, die Drucksteuereinrichtung 10 gemäß F i g. 2 im Strömungsweg
der Ladeluft deren Strahlungswärme auszusetzen. Die Erfindung ermöglicht es, Umgebungseinflüsse auf
i) dem Ladedruck auszuschalten, so daß auch bei
wechselnden Umgebungseinflüssen stets die dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine
entsprechend vorbestimmte Füllung bzw. Höchstleistung erreicht wird.
Die vorstehend beschriebene Anlage funktioniert wie folgt. Bei niedrigem Abgasgegendruck in der Kammer 9
befinden sich bei der Ausführungsform der F i g. 1 die gegeneinander wirkenden Kräfte im Gleichgewicht und
das Ventil 28 ist geschlossen, so daß über die Leitung 22
4r> in der Kammer 40 des Ventiles 2 ein Druck herrscht, der
nicht ausreicht, um die Kraft der zum Schließen des Ventilkegels 35 dienenden Druckfeder 32 überwindet.
Die gesamte Menge des Abgases der Brennkraftmaschine gelangt in diesem Betriebszustand zur Abgasturbine
Bei der dargestellten Drucksteuereinrichtung 10, die bei der Regeleinrichtung Anwendung findet, wirkt der
Abgasgegendruck über die Leitung 7 auf die Membran 13 und ergibt somit eine Kraftwirkung, die über das
Distanzstück 15 und die Membran 16 auf die Druckfeder 30 abgeleitet wird. Im stationären Betrieb liegen die
Membrankräfte mit den Federkräften im Gleichgewicht. Bei einer Änderung des Abgasgegendruckes, der
ein Signal für die motorverbrannte Gemischmenge ist,
ω> wird dieses Gleichgewicht gestört, wodurch eine
Bewegung der beiden Membranen hervorgerufen wird. Bei einem Anstieg des Abgasgegendruckes werden die
Membranen gegen die Kraft der Druckfeder 30 verschoben. Durch diese Verschiebung wird die
h"> Ventilplatte 27 des Ventiles 28 vom Ventilsitz 26
abgehoben, während sie auf das rohrförmige freie Ende des Distanzstückes 15 durch die Kraft der Feder 25
angedrückt wird. Durch die so erfolgte Öffnung strömt
die Ladeluft über die Leitung 24 und den Einlaß 23 in den Steuerdruckraum 20, der über den Auslaßstutzen 21
und die Leitung 22 mit der Kammer 40 des Ventiles 2 verbunden ist, ein. Die nachströmende Ladeluft bewirkt
nun einen Druckanstieg im Steuerdruckraum 20, der sich solange fortsetzt, bis das Kräftegleichgewicht
wieder erreicht und der Ventilsitz 26 wieder verschlossen ist.
Bei einem Absinken des Abgasgegendruckes oder bei einem starken Anstieg des Ladeluftdruckes in der
Steuerdruckkammer 20 verschiebt die Druckfeder 30 die beiden Membranen 13,16 in analoger Weise so, daß
das rohrförmige freie Ende des Distanzstückes 15 bei gleichzeitigem Verschließen des Ventilsitzes 26 durch
die Platte 27 von der Platte 27 abhebt und somit eine Verbindung des Steuerdruckraumes 20 über die öffnung
29 des Distanzstückes 15 und die Öffnung 19 zur Atmosphäre erfolgt, bis durch den Druckausgleich
wieder das Kräftegleichgewicht hergestellt ist.
Auf eine bestimmte Änderung des Abgasgegendrukkes an der Primärseite erfolgt eine Änderung des
Steuerdruckes auf der Sekundärseite, die im Verhältnis der wirksamen Flächen der Membranen 13, 16 größer
ist als die Abgasgegendruckänderung.
Bei der Ausführungsform nach Fig.2 ist dieser Funktion noch der Einfluß der Barometerdose 37 und
des Bimetallstreifens 36 überlagert. Fallender Umgebungsdruck und damit ein Ausdehnen der Druckdose 37
und/oder steigender Temperatur und ein dadurch eintretendes Entspannen des Bimetallstreifens 36
erzeugen eine Kraft, die entgegen der Feder 12 gerichtet ist und damit zu einem niedrigeren Niveau des
Steuerdruckes führt, was eine Verringerung der abgeleiteten Abgasmenge hervorruft, wodurch die
Abgasturbine 1 stärker beaufschlagt wird, was eine Ladedruckerhöhung zur Folge hat. Eine Erhöhung des
Umgebungsdruckes und/oder eine Verringerung der Temperatur führen in entsprechender Weise zu einer
Heraufsetzung des Steuerdruckes.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine,
die mit einem aus einem Ladegebläse und einer Abgasturbine bestehenden Abgasturbolader
versehen ist, wobei die Regeleinrichtung von einem einen Abgasbypass zur Abgasturbine steuernden
Ventil gebildet ist, das eine Druckdose aufweist, die
von einer Membran in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die Membran einerseits von einem in einer
Drucksteuereinrichtung gebildeten Steuerdruck und andererseits von der Kraft einer Feder und dem
Atmosphärendruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck mittels
der Drucksteuereinrichtung (10) vom als Energiequelle dienenden Ladeluftdruck unter Berücksichtigung
des Abgasdruckes stromauf der Abgasturbine (1) als Rihrungsgröße gebildet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck in der Drucksteuereinrichtung
(10) unter Berücksichtigung des Atmosphärendruckes und der Ladelufttemperatur gebildet
wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung (10) im
Strömungsweg (6) der Ladeluft angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung (10) eine
erste einerseits von der Kraft einer Feder (12) und vom Abgasdruck beaufschlagte Menbran (13)
aufweist, die andererseits von einem atmosphärisch belüfteten Raum (18) begrenzt ist, der durch eine
weitere Membran (16) gegenüber einer Steuerdruckkammer (20) abgeschlossen ist, wobei beide
Membranen (13,16) mittels eines mit den jeweiligen Membrantellerpaaren (14, 17) fest verbundenen
Distanzstückes (15) auf Abstand gehalten sind, an dem eine weitere Feder (30) entgegen der Kraft der
ersten Feder (12) angreift und das eine in dem Raum (18) ausmündende Bohrung (29) aufweisende Distanzstück
(15) ein als Rohr ausgebildetes, die zweite Membran (16) durchdringendes freies Ende aufweist,
das als Öffnungsstößel eines aus einer mittels einer Feder (25) belasteten Platte (27) und einem
gehäuseseitigen Sitz (26) gebildeten Ventils (28) dient, das den einen Auslaßstutzen (21) aufweisenden
Einlaß (23) des Steuerdruckraumes (20) beherrscht.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Distanzstück
(15) ein Bimetallstreifen (36) und eine im Inneren die weitere Feder (30) aufweisende barometrische Dose
(37) angreifen, die sich jeweils andernends am Gehäuse (11) der Drucksteuereinrichtung (10)
abstützen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3119099A DE3119099C2 (de) | 1981-05-14 | 1981-05-14 | Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3119099A DE3119099C2 (de) | 1981-05-14 | 1981-05-14 | Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3119099A1 DE3119099A1 (de) | 1982-12-02 |
DE3119099C2 true DE3119099C2 (de) | 1983-04-14 |
Family
ID=6132243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3119099A Expired DE3119099C2 (de) | 1981-05-14 | 1981-05-14 | Einrichtung zur Regelung des Ladeluftdruckes einer mit Abgasaufladung betriebenen Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3119099C2 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS595772B2 (ja) * | 1979-01-10 | 1984-02-07 | 株式会社日立製作所 | 排気バイパス式タ−ボチヤ−ジヤ |
-
1981
- 1981-05-14 DE DE3119099A patent/DE3119099C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3119099A1 (de) | 1982-12-02 |
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