DE4229722C2 - Supercharged multi-cylinder internal combustion engine with one exhaust gas relief valve and two exhaust gas turbochargers - Google Patents

Supercharged multi-cylinder internal combustion engine with one exhaust gas relief valve and two exhaust gas turbochargers

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aufgeladene mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Abgas-Abblaseventil und zwei Abgasturboladern nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Mit dem Abgas-Abblaseventil wird eine Begrenzung des Ladeluftdrucks erreicht, wodurch sich der bei der Verbrennung im Zylinder entstehende Spitzendruck vermindert.The invention relates to a supercharged multi-cylinder Internal combustion engine with one exhaust blow-off valve and two Exhaust gas turbochargers according to the generic term of the first Claim. With the exhaust blow-off valve one Limitation of the charge air pressure reached, whereby the at Combustion in the cylinder reduces peak pressure.

Aus der GB 20 05 765 A ist eine gattungsgemäße Anordnung bekannt, bei der das Abgas-Abblaseventil in Abhängigkeit des Ladeluftdruckes gesteuert wird. Das Abgas-Abblaseventil wird durch eine Betätigungseinrichtung geöffnet, wenn der Ladeluftdruck einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet. Dadurch gelangt eine Teilmenge des Abgases unter Umgehung des nicht abschaltbaren Abgasturboladers in die Auspuffleitung. Nun hat sich gezeigt, daß bei besonderen Anforderungen an die Brennkraftmaschine Betriebszustände herrschen, die bei Einladerbetrieb einen höheren Ladeluftdruck ergeben als im Zweiladerbetrieb. Der höhere Ladeluftdruck im Einladerbetrieb soll aber nicht durch Öffnen des Abgas-Abblaseventils gesenkt werden, weil sich dadurch Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verschlechtern. Hingegen soll bei Zweiladerbetrieb eine Ladeluftdruck-Begrenzung durch Absteuern von Abgasmenge erfolgen.GB 20 05 765 A is a generic arrangement known, in which the exhaust gas relief valve depending on the Charge air pressure is controlled. The exhaust gas relief valve will opened by an actuator when the Charge air pressure exceeds a predetermined maximum value. As a result, a subset of the exhaust gas bypasses the Exhaust turbocharger that cannot be switched off into the exhaust pipe. Now has been shown that with special requirements for the Internal combustion engine operating conditions that prevail at Loader operation result in a higher charge air pressure than in Two-charger operation. The higher charge air pressure in loader operation but should not be lowered by opening the exhaust gas relief valve be, because this changes the operating parameters of the Deteriorate internal combustion engine. On the other hand, should Two-charger operation a charge air pressure limitation by shutdown of the amount of exhaust gas.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine aufgeladene mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Abgas-Abblaseventil und zwei Abgasturboladern zu schaffen, die unabhängig vom Ladeluftdruck nur im Zweiladerbetrieb den Ladeluftdruck begrenzt.It is therefore an object of the invention to charge a Multi-cylinder internal combustion engine with an exhaust gas relief valve and to create two exhaust gas turbochargers that are independent of Charge air pressure only in two-charger operation the charge air pressure limited.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Damit wird erreicht, daß im Einladerbetrieb beide Kammern der Betätigungseinrichtung mit Ladeluftdruck beaufschlagt sind. Dadurch ist das Abgas-Abblaseventil im Einladerbetrieb blockiert. Ein sich einstellender hoher Ladeluftdruck wird nicht abgesteuert. Im Zweiladerbetrieb ist aber die volle Wirksamkeit des Abgas-Abblaseventils gewährleistet, wobei das unterschiedliche Ansprechverhalten des Abgas-Abblaseventil selbsttätig ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand realisiert ist.This object is achieved with the characteristic Features of the claim solved. This ensures that in the loading mode with both chambers of the actuating device Charge air pressure are applied. That’s it Exhaust blow-off valve blocked in loader mode. A yourself Setting high charge air pressure is not deactivated. in the Two-charger operation is the full effectiveness of the Exhaust blow-off valve guaranteed, the different Response behavior of the exhaust gas relief valve automatically without additional control effort is realized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown schematically and will be described in more detail below.

Eine aufgeladene mehrzylindrige Brennkraftmaschine 10 besitzt zwei Zylinderreihen 11 und 12, die über Ladeluftsammelleitungen 15, 16, 17 und Abgassammelleitungen 13, 14, 18 mit den Abgasturboladern 23, 24 verbunden sind. Jeder der Abgasturbolader 23, 24 umfaßt eine Turbine 21, 22 und einen Verdichter 25, 26.A supercharged multi-cylinder internal combustion engine 10 has two rows of cylinders 11 and 12 , which are connected to the exhaust gas turbochargers 23 , 24 via charge air manifolds 15 , 16 , 17 and exhaust manifolds 13 , 14 , 18 . Each of the exhaust gas turbochargers 23 , 24 comprises a turbine 21 , 22 and a compressor 25 , 26 .

Beim abschaltbaren Abgasturbolader 24 ist der Abgasstrom in der Abgassammelleitung 14 durch eine Abgas-Absperreinrichtung 28 unterbrechbar. Damit im Abschaltzustand der vom anderen Abgasturbolader 23 erzeugte Ladeluftdruck nicht über die Ladeluftsammelleitung 16, den Verdichter 26 und die Saugleitung 20 entweichen kann, ist die Saugleitung 20 durch eine selbsttätig gegen die Förderrichtung schließende Ladeluftabsperreinrichtung 27 verschließbar. When the exhaust gas turbocharger 24 can be switched off, the exhaust gas flow in the exhaust manifold 14 can be interrupted by an exhaust gas shut-off device 28 . So that the charge-air pressure generated by the other exhaust-gas turbocharger 23 cannot escape via the charge-air manifold 16 , the compressor 26 and the suction line 20 in the switched-off state , the suction line 20 can be closed by a charge-air shut-off device 27 which automatically closes against the direction of conveyance.

An die Abgassammelleitung 13 ist über eine Bypassleitung 34 ein Abgas-Abblaseventil 30 angeschlossen, dessen Auslaß durch eine Leitung 35 mit dem Auspuff 19 der Brennkraftmaschine 10 verbunden ist. Die Betätigungseinrichtung 29 des Abgas-Abblaseventils 30 weist zwei durch eine Membran 31 getrennte Kammern 36, 37 auf. Die eine Kammer 36 ist über eine Steuerleitung 32 mit der Ladeluftsammelleitung 15 und die andere Kammer 37 über eine Steuerleitung 33 mit der Saugleitung 20 stromab der Ladeluftabsperreinrichtung 27 verbunden.An exhaust gas relief valve 30 is connected to the exhaust manifold 13 via a bypass line 34 , the outlet of which is connected by a line 35 to the exhaust 19 of the internal combustion engine 10 . The actuating device 29 of the exhaust gas blow-off valve 30 has two chambers 36 , 37 separated by a membrane 31 . One chamber 36 is connected via a control line 32 to the charge air manifold 15 and the other chamber 37 via a control line 33 to the suction line 20 downstream of the charge air shut-off device 27 .

Bei Zweiladerbetrieb der Brennkraftmaschine 10 wird die eine Kammer 36 der Betätigungseinrichtung 29 über die Steuerleitung 32 mit dem Ladeluftdruck aus der Ladeluftsammelleitung 15 beaufschlagt. In der anderen Kammer 37 herrscht zur gleichen Zeit über die Steuerleitung 33 der sich bei eingeschaltetem Abgasturbolader 24 in der Saugleitung 20 einstellende Ansaugdruck des Verdichters 26, was etwa dem Atmosphärendruck entspricht. Solange der Ladeluftdruck in Kammer 36 die Kraft der die Membran 31 belastenden Feder 38 nicht übersteigt, bleibt das Abgas-Abblaseventil 30 geschlossen. Steigt der Ladeluftdruck hingegen weiter an, wird die Membran 31 schließlich gegen die Kraft der Feder 38 in Öffnungsrichtung des Abgas-Abblaseventils 30 verschoben und Abgas aus der Abgassammelleitung 13 strömt über die Bypassleitung 34 und Leitung 35 in den Auspuff 19. Dadurch sinkt der Abgasdruck in der Abgassammelleitung 13, 14, 18. Beide Abgasturbolader 23, 24 arbeiten dann mit verringerter Leistung und erzeugen einen verminderten Ladeluftdruck.When the internal combustion engine 10 is in two-charger operation, one chamber 36 of the actuating device 29 is charged with the charge air pressure from the charge air manifold 15 via the control line 32 . In the other chamber 37 , the suction line 20 of the compressor 26 , which is established in the suction line 20 when the exhaust gas turbocharger 24 is switched on, prevails via the control line 33 , which corresponds approximately to atmospheric pressure. As long as the charge air pressure in chamber 36 does not exceed the force of the spring 38 loading the diaphragm 31 , the exhaust gas relief valve 30 remains closed. If, on the other hand, the charge air pressure continues to rise, the diaphragm 31 is finally displaced against the force of the spring 38 in the opening direction of the exhaust gas relief valve 30 and exhaust gas from the exhaust manifold 13 flows via the bypass line 34 and line 35 into the exhaust 19 . As a result, the exhaust gas pressure in the exhaust manifold 13 , 14 , 18 drops. Both exhaust gas turbochargers 23 , 24 then work with reduced power and generate a reduced charge air pressure.

Bei Einladerbetrieb ist der Abgasturbolader 24 durch Schließen der Abgasabsperreinrichtung 28 abgeschaltet. Der vom Abgasturbolader 23 aufrechterhaltene Ladeluftdruck breitet sich über die Ladeluftsammelleitung 15, 16, 17 bis zur Ladeluftabsperreinrichtung 27 aus und schließt sie. In der Steuerleitung 33 baut sich dann ebenfalls der vom Abgasturbolader 23 erzeugte Ladeluftdruck auf. In diesem Betriebszustand sind beide Kammern 36, 37 der Betätigungseinrichtung 29 mit dem gleichen Druck beaufschlagt. In the case of loader operation, the exhaust gas turbocharger 24 is switched off by closing the exhaust shutoff device 28 . The charge air pressure maintained by the exhaust gas turbocharger 23 spreads via the charge air manifold 15 , 16 , 17 to the charge air shut-off device 27 and closes it. The charge air pressure generated by the exhaust gas turbocharger 23 then also builds up in the control line 33 . In this operating state, the same pressure is applied to both chambers 36 , 37 of the actuating device 29 .

Die aus den Drücken resultierenden Kräfte sind an der Membran 31 daher ausgeglichen. Die Kraft der Feder 38 hält das Abgas-Abblaseventil 30 dann geschlossen. Da ein ansteigender Ladeluftdruck immer auf beide Kammern 36, 37 wirksam wird, erfolgt beim Einladerbetrieb zu keiner Zeit eine Öffnung des Abgas-Abblaseventils 30.The forces resulting from the pressures are therefore balanced on the membrane 31 . The force of the spring 38 then keeps the exhaust gas relief valve 30 closed. Since an increasing charge air pressure always acts on both chambers 36 , 37 , the exhaust-gas blow-off valve 30 is never opened during loader operation.

Claims (1)

Aufgeladene mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Abgas-Abblaseventil und zwei Abgasturboladern, die an die Abgassammelleitung und die Ladeluftsammelleitung angeschlossen sind, wobei der eine Abgasturbolader mittels einer Abgasabsperreinrichtung vor der Turbine ab- und zuschaltbar ausgebildet ist und der zugehörige Verdichter eine gegen die Förderrichtung schließende Ladeluftabsperreinrichtung in der Einlaßleitung aufweist, wobei das an die Abgassammelleitung angeschlossene Abgas-Abblaseventil eine in Abhängigkeit des Ladeluftdruckes wirksame Betätigungseinrichtung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeluftabsperreinrichtung (27) in der Saugleitung (20) des Verdichters (26) des abschaltbaren Abgasturboladers (24) liegt und daß die Betätigungseinrichtung (29) zwei durch eine Membran (31) getrennte Kammern (36, 37) aufweist, wobei die eine Kammer (36), deren Druckbeaufschlagung in Öffnungsrichtung des Abgas-Abblaseventils (30) wirkt, über eine Steuerleitung (32) mit der Ladeluftsammelleitung (15) verbunden ist und die zweite Kammer (37) über eine Steuerleitung (33) mit der Saugleitung (20) des Verdichters (26) des ab- und zuschaltbaren Abgasturboladers (24) stromab der Ladeluftabsperreinrichtung (27) verbunden ist.Supercharged multi-cylinder internal combustion engine with an exhaust gas blow-off valve and two exhaust gas turbochargers, which are connected to the exhaust gas manifold and the charge air manifold, one of the exhaust gas turbochargers being designed so that it can be switched on and off by means of an exhaust gas shut-off device in front of the turbine, and the associated compressor is a charge air exhaust air that closes in the direction of delivery Has inlet line, wherein the exhaust gas blow-off valve connected to the exhaust manifold has an actuating device which is effective as a function of the charge air pressure, characterized in that the charge air shut-off device ( 27 ) is located in the suction line ( 20 ) of the compressor ( 26 ) of the exhaust gas turbocharger ( 24 ) which can be switched off, and in that the actuating device ( 29 ) has two chambers ( 36, 37 ) separated by a membrane ( 31 ), the one chamber ( 36 ), the pressurization of which acts in the opening direction of the exhaust gas relief valve ( 30 ), via a St Your line ( 32 ) is connected to the charge air manifold ( 15 ) and the second chamber ( 37 ) via a control line ( 33 ) to the suction line ( 20 ) of the compressor ( 26 ) of the exhaust gas turbocharger ( 24 ) which can be switched on and off downstream of the charge air shutoff device ( 27 ) connected is.
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