DE3320754A1

DE3320754A1 - Ladeluftkuehlung fuer abgasturbolader

Info

Publication number: DE3320754A1
Application number: DE19833320754
Authority: DE
Inventors: Karl-Josef Dr. Puerto de la Cruz Sondermann
Original assignee: BUERO MERGENTHALER WIRTSCHAFTS
Current assignee: BUERO MERGENTHALER WIRTSCHAFTS
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1984-02-16

Description

Ladeluftkühlung fidr Turbolader.
Die Erfindung betrifft eine Kühlung der heißen Ladeluft für Turbolader, insbesondere bei Ottomotore und bei Dieselmotore nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die heiße Ladeluft sollmöglichst so gekühlt werden, daß die zur Kithlung benötigte Luft sich in einem bestimmten Verhältnis zur erzeugten heißen Ladeluft verhält. Die heiße ladeluft und die Kühlluft erden iber eine gemeinsame Welle durch die Abgasmenge (Abgasdruck) erzeugt, sodaß Ladeluft und Kühlluft gemeinsam vom Abgas abhängig sind.
Es ist bekannt die heiße Ladeluft in einem Luft-Luftkiihler zur Abkühlung zu bringen.Die Kühlluft stammt aus dem Fahrtwind, der in den Kühler iber seine vorderen Gesamtfläche verteilt gelangt. Die abgekühlte Ladeluft gelangt anschließend in den Vergaser.
Hierzu ist ein großer Luft-Luftkühler nötig, um eine entsprechend große Kühlluftmenge frontal aufzufangen. Der Luftwiderstand vor dem Luft-Luftkühler muß durch die Fahrtgeschwindigkeit iberwunden werden. Der Luftwiderstand durch den Luft-Luftkühler und das höhere Gewicht des Kilhlers erfordern einen höheren Kraftstoffverbrauch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wesentlich kleineren und leichteren Luft-Luftkühler zu verwenden, der nicht frontal zur Fahrtrichtung aufgestellt werden bruch, -odaß der widerstand durch den Fahrwind entfällt. Ferner soll l mehr Kihlluft durch einen Kleinkiihler geblasen werden als dies über den Fahrwind hei Großkühlern möglich ist.
Zugleich soll die Unabhängigkeit von der Fahrgeschwindig keit erreicht werden.
Diese aufgabe vird erfindungsgemäß durch gelöst, daß die benö tigte Luftmenge zur Kühlung der komprimierten, heißen Ladeluft aus einem Kühlluftgebläse stammt, dessen Gebläserad auf der gemeinsamen Welle zwischen Abgasturbine und Ladeluftturbine befestigt ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das 1)ruckluftgebläse eine sehr große enge an Kühlluft infolge der hohen Drebgeschwindig keit(n = bis zu loo ooo U/Min) der Verbindungswelle von der Abgasturbine zur Ladeluftturbine in und durch den Luft-Luftkühler geblasen wird. Es bedarf hierzu keines zweiten Antriebs. Bei gleichen Dimensionen des Kühlluftgebläses und der Ladeluftturbine steht eine gleich große Menge an Kühlluft einer gleich großen enge an Ladeluft gegenriber, und dies immer bei ungleicher Beaufschlagung der Abgasturbine.(= niedrigere oder höhere räder nebst Welle) Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt Fig.l eine im Lingsschnitt dargestellte Skizze.
Das Abgas(10) gelangt in das Abgasturbinengehäuse(1) und treibt das Abgasturbinenrad(2)an. Zur Abtriebsseite ist eine Abgaskammer(3) angelegt. Das Abgasturbinenrad(2) versetzt die Welle(4) in Drehung. Am anderen Ende der Welle(4) ist die Ladeluftturbine(5,6) angeordnet.
Das Ladeluftturbinenrad(6) wird durch die rotierende Welle(4) mitgedreht.Hierbei wird Frischluft in das Ladeluftturbinengehäuse(5)gesaugt und diese mit hoher Verdichtungsrate komprimiert und erhitzt. Die erhitzte Ladeluft(ll) wird aus der Ladeluftturbinengehäuse(5) in und durch den Luft-Luftkühler(9) geblasen. Zwischen der xbgasturbine(l,2) und der Ladeluftturbine(5,6) ist auf einer gemiensamen Welle(4) das Kühlluftgebläserad(8) befestigt und es wird mit der Beaufschlagung der Abgasturbine(l,2) durch das Abgas(10) ebenfalls mitrotiert. Die angesaugte Frischluft wird vom Kjjhl luftgebläserad(8)ohne Verdichtung und damit ohne Erwärmung aus dem Kühlluftgebläsegehäuse(7) in den Luft-Luftkühler(9) geblasen.Im Luft-Luftkiihler wird im Gegenstrom die heiße Ladeluft(ll) durch die Kühlluft(13) abgekühlt,wobei letztere sich dadurch Wärmeaustausch erwärmt.Die angewärmte Kühlluft(131 )wird in die AbgaFkammer(3) geleitet und verdiinnt in dieser die Abgase(10) bei gleichzeitiger Abkühlung der heißen Abgase.Die verdünnten und abgekühlten Abgase(14) gelangen über das Auspuffrohr ins Freie.
Zur Verminderung der Größe und des Gewichtes des Luft-Luftkühlers und zur Verminderung des Luftwiderstandes des Luft-Luftkühlung und zur Erhöhung der Kühlleistung des Luft-Luftkiihlers für die Ktthlung der heißen Ladeluft mit hohen Verdichtungsraten wird die Kühlluft nicht aus dem Fahrtwind entnommen, sondern iiber ein Rühlluft-Druckgebläse erzeugt, wobei das Ge--bläserad des Kühlluft-Druckgebläses auf der gemeinsamen welle zwischen Abgasturbine und Ladeluftturbine befestigt liegt, sodaß als Folge der sehr hohen Drehgeschwindigkeit des Kühlluftrades im Kühlluftgebläse durch die hohe Beaufschlagung des Abgasturbinenrades in der Abgasturbine eine Kühlluftmenge in den Luft-Luftkühler geblasen wird, d## eine optimale Kühlung der heißen Ladeluft gewährleistet. Es entfällt hierdas bei ein eigener Antrieb für / Kühlluft-Druckgebläse.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühlung der komprimierten, heißen Ladeluft(11) bei Abgas-Turboladern, dadurch gekennzeichnet, daß die benötigte Luft(33) zur Kühlung der heißen Ladeluft(ll) mit hoher Verdichtungsrate aus einem Luftdruckgebläse(7,8) stammt, dessen Geblaserad(8) auf einer gemeinsamen Welle(4) zwischen Abgasturbine(l,2) und Ladeluftturbine (5,6) befestigt ist.

(Fig.l) 2. Kühlung der Ladeluft(11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft(13) aus dem Luftdruckgebläse (7,8) in einen Luft-Luftkühler(9) gefihrt, in diesem die heiße Ladeluft(11) im Gegenstrom abkühlt. (Fig.1) 3. Kühlung der Ladeluft(ll) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Luft-Luftkühler (9) austretende und durch Wärmeaustausch mit der heißen Ladeluft(ll) angewärmte Kühlluft(13¹) in eine hinter der Ä'bgasturbine(2,3) angeordneten iibgaskammer(3) geleitet wird. (Fig.1) 4. Kühlung der Ladeluft(11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die angewärmte Kühlluft(131) die heißen Abgase(lo) in der Abgaskammer(3) abkiihlt und verdünnt.

5. Kühlung der Ladeluft(ll) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je nach höhe der Abgasmenge (lo) bzw. des Abgasdruckes mit entsprechender Drehgeschwindigkeit(n) der Welle(4) jeweils die Menge an erzeugter heißer Ladeluft(11) der Menge an erzeugter Kühlluft(13) proportional ist" sofern die Ladeluftturbine(5,6) und das Luftdruckgebläse(7,8) entsprechend dimensioniert sind.

6. Kühlung der Ladeluft(ll) nach anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender Drehgeschwindigkeit(n)der welle(4) und der damit verbundenen steigenden erwärmung der Madeluft(ll) infolge steigender Verdichtungsraten die Menge an Luft(13) zur Kühlung der Ladeluft(11) zunimmt.