DE9218827U1

DE9218827U1 - Abgasturbolader mit einer Radialturbine

Info

Publication number: DE9218827U1
Application number: DE9218827U
Authority: DE
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1992-05-09
Filing date: 1992-05-09
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2002-05-10

Description

KRUPP MaK Maschinenbau GmbH

M.1083

Anmelderin: Krupp MaK Maschinenbau GmbH
Falckensteiner Straße 2
D-24159 Kiel

Abgasturbolader mit einer Radialturbine

Die Neuerung bezieht sich auf einen Abgasturbolader mit einer Radialturbine und einer Turbinenleiteinrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, wobei zwischen Turbine und Abgasleitung eine einstellbare Abgaszuführung angeordnet ist und ein Gaseintritt sich in der Turbine als umfangsseitig verlaufender Ringkanal fortsetzt.

Aus der DE-PS 37 15 729 ist ein über einen Abgasturbolader aufgeladener Verbrennungsmotor mit einer Axialturbine bekanntgeworden, die im Konverter einen

Steuerschieber umfaßt, der die Abgaszuführung mengenmäßig einstellt.

Ferner ist eine gattungsgemäße Anordnung mit einer Radialturbine aus der DE-OS 39 35 822 bekannt. Hierbei ist vorgesehen, eine Zuführung über Absperrelemente stufenlos zu verändern, um durch Erhöhen der Turbinenenergie eine Luftversorgung des Verbrennungsmotors bei Teillast mit veränderter Drehzahl zu verbessern, so daß die Verbrennungsgüte und damit die optimalen thermodynamisehen Verhältnisse im gesamten Lastbereich beibehalten werden.

Als weitere Lösung für derartige Anordnungen ist vorgeschlagen worden, durch Verdrehen der Leitschaufeln im Gasleitapparat eine vergleichbare Wirkung zu erzielen. Im allgemeinen sind Wirkungsgradverluste durch Spaltströme bei diesen Lösungen zu befürchten, auch ist der Verstellmechanismus ungleich aufwendiger und anfälliger. Derartige Lösungen sind für die Verbrennung von Rückstandskraftstoffen wenig geeignet.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung zu verbessern und dabei eine robuste und einfache Ausbildung zu schaffen, die einen geringen Bauaufwand ermöglicht und eine Einstellung eines wirksamen Turbinenquerschnitts entsprechend gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt neuerungsgemäß dadurch, daß die Turbine eine Abgaszuführung über einen in Richtung der Turbinen-Rotorachse verstellbaren Steuerring mit wenigstens zwei Gaszuführungskanälen aufweist und der eine Gaszuführungskanal zur Abgaszuführung für Vollastbetrieb sowie der andere

Gaszuführungskanal Abgaszuführung für hohen Ladedruck bei Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine bemessen ist.

Hierdurch ist es möglich, unterschiedliche Leitkanäle durch Verschiebung wahlweise zu aktivieren, um eine Beeinflussung des wirksamen Querschnitts für die Turbinenzustromung vorzunehmen. Dieses führt zu einer Erhöhung der spezifischen Turbinenenergie in der Teillast und setzt sich auf der Verdichterseite in eine Ladedruckerhöhung um. Der höhere Ladedruck führt dabei zu einer besseren Verbrennungsgüte in der Brennkraftmaschine.

Eine einfache Ausbildung besteht darin, daß der Steuerring in dem Ringkanal als Ringzylinder kolbenartig verstellbar und über ein zugeführtes Steuermedium einstellbar ist.

Eine gute strömungsgünstige Ausbildung besteht darin, daß die GasZuführungskanäle durch Leitschaufeln mit jeweils unterschiedlichem Leitquerschnitt gebildet sind.

Ferner wird vorgeschlagen, daß der Steuerring aus mehreren Teilringen zusammengesetzt ist.

Um eine Einstellung entsprechend den vorliegenden Verhältnissen vorzunehmen, ist vorgesehen, daß die Stellbewegung des Steuerringes über eine Steuereinheit, wie Rechner, Mikroprozessor, in Abhängigkeit motorabhängiger Größen erfolgt.

Eine einfache Lösung wird dadurch geschaffen, daß die

Verstellung des Steuerringes pneumatisch erfolgt und

der zugeordnete Ringzylinder durch Einleitung von Sperrluft abdichtbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Abgasturbolader,

Fig. 2

und 3 Seitenschnitte durch unterschiedliche Gaszuführkanäle des Steuerringes für Vollastbetrieb und Teillastbetrieb.

Die nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine ist mit einen Abgasturbolader 1 versehen und umfaßt ein Abgasrohrsystem als Abgaszuführung 7, die zur Radialturbine geführt ist. Diese treibt über eine Welle 18 einen Verdichter 3, welcher durch einen Filter 19 Luft ansaugt und über einen Lufteintrittskanal 13 sowie einer entsprechenden Verdichterspirale 14 der Brennkraftmaschine zufördert.

Zwischen Turbine 2 und Abgaszuführung 7 ist ein Ringkanal 5 angeordnet, der einen in Richtung der Turbinen-Rotorachse verstellbaren Steuerring 4 aufnimmt. Hierbei dient der Ringkanal 5 als Ringzylinder, und der Steuerring 4 ist kolbenartig verstellbar. Der Steuerring 4 besitzt in dieser Ausführung zwei getrennte Gaszuführkanäle 11 und 12, wobei jeweils ein Kanal eingeschaltet ist.

Der Gaszuführkanal 11 ist dabei für den Vollastbetrieb, während der Gaszuführungskanal 12 für den Teillastbetrieb bemessen ist. Die Gaszuführungskanäle 11,12 sind dabei durch Leitschaufeln 15,16 gebildet, die jeweils einen entsprechend unterschiedlichen Leitquerschnitt a,b aufweisen. Bei einer Verstellung wird somit der wirksame Turbxnenleitquerschnxtt von der Summe der Querschnitte a zu der größeren Summe der Querschnitte b

verändert. Durch den hierdurch erreichbaren Aufstau der von der Brennkraftmaschine kommenden Abgase wird das verfügbare Enthalpiegefälle vergrößert, die Mehrenergie wird im Verdichter in einen höheren Ladedruck umgesetzt.

In diesem Fall ist die Ansteuerung des Steuerringes 4 als Pneumatikausbildung ausgeführt. Dabei dient der Ringkanal 5 als Zylinder und der Steuerring 4 als Kolben, wobei an den Ringkanal beiderseits Pneumatikleitungen 6 angeschlossen sind. Die Anordnung wird über eine Steuereinheit 10 als Rechner in Abhängigkeit zugeführter motorabhängiger Größen 17 gesteuert. Hierbei werden die Pneumatikleitungen 6 über ein Mehrwegemagnetventil 9 angesteuert und mit einem Druckluftbehälter 8 verbunden.

Claims

KRUPP MaK Maschinenbau GmbH ~ ':*€ :~ M.1083 Anmelderin: Krupp MaK Maschinenbau GmbH Falckensteiner Straße 2 D-24159 Kiel Schutzansprüche

1. Abgasturbolader mit einer Radialturbine und einer Turbinenleiteinrichtung zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, wobei zwischen Turbine und Abgasleitung eine einstellbare Abgaszuführung angeordnet ist und ein Gaseintritt sich in der Turbine als umfangsseitig verlaufender Ringkanal fortsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (2) eine Abgaszuführung (7) über einen in Richtung der Turbinen-Rotorachse verstellbaren Steuerring (4) mit wenigstens zwei GasZuführungskanälen (11,12) aufweist und der eine Gaszuführungskanal (11) zur Abgaszuführung für Vollastbetrieb sowie der andere Gaszuführungskanal (12) Abgaszuführung für hohen Ladedruck beiTeillastbetrieb der Brennkraftmaschine bemessen ist.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring in dem Ringkanal (5) als Ringzylinder kolbenartig verstellbar und über ein zugeführtes Steuermedium einstellbar ist.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungskanäle (11,12) durch Leitschaufeln (15,16) mit jeweils unterschiedlichem Leitquerschnitt (a,b) gebildet sind.

4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (4) aus mehreren Teilringen zusammengesetzt ist.

5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellbewegung des Steuerringes (4) über eine Steuereinheit (10), wie Rechner, Mikroprozessor, in Abhängigkeit motorabhängiger Größen (17) erfolgt.

6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Steuerringes (4) pneumatisch erfolgt und der zugeordnete Ringzylinder (5) durch Einleitung von Sperrluft abdichtbar ist.