WO1981003681A1 - Device for regulating the overcharging pressure for an internal combustion engine provided with an exhaust gas turbocompressor - Google Patents

Device for regulating the overcharging pressure for an internal combustion engine provided with an exhaust gas turbocompressor Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a boost pressure control device for internal combustion engines with an exhaust gas turbocharger with the features of the preamble of the claim.
  • Actuator is operated.
  • the control valve limits the charge air pressure acting in the closing direction of the bypass valve to low values with increasing machine temperature. This lowers the boost pressure for the machine and its output as the machine temperature rises to protect against overloading. There is no provision for regulating the boost pressure and thus the machine output to a constant value that is not influenced by environmental influences, such as temperature and air pressure fluctuations.
  • the object of the invention is to design a device according to the design of the claim so that the charge pressure control device takes into account changes in the environmental influences and the charge air pressure and thus the maximum engine power to a constant value regulates so that the climate and altitude of the operating location have no influence on the maximum performance of the machine.
  • the characteristic features of the claim solve this problem using simple components.
  • the exemplary embodiment of the invention shown in the drawing shows a boost pressure control device for internal combustion engines with an exhaust gas turbocharger. To simplify matters, only a part of a bypass line bypassing the exhaust gas turbine and a charge air line are shown for the sake of simplicity.
  • a boost pressure control device engages in a bypass line 1 of an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger, not shown, and controls charge air branched off from a charge air line 2 to control it.
  • a bypass valve 3 In the bypass line 1 is a bypass valve 3 with a servomotor 4 which can be acted upon by charge air in the opening and closing directions.
  • a compression spring 5 In the closing direction, a compression spring 5 additionally acts in the servomotor 4, which also prevents the bypass valve 3 from opening when the underpressure occurs in the charge air line 2.
  • Actuation of the servomotor 5 takes place via lines 6 and 7 connected to the charge air line 2, into which a control valve 8 and a pressure control valve 9 engage.
  • the pressure control valve 9 is flanged directly to the charge air line 2 with its housing 10.
  • the housing 10 contains a valve chamber 11 and a spring chamber 12.
  • the valve chamber 11 communicates with the surroundings via a throttle opening 13.
  • a valve bore 14 ends with a valve seat 15, which cooperates with a valve plate 16.
  • a valve pin 17 of the valve plate 16 projects into the spring through a seal 18 in a wall 19 separating the chambers 11 and 12 mer 12 into it, which is connected to the ambient air via a bore 20.
  • a preloaded barometer socket 21 arranged in the spring chamber 12 acts on the valve bolt 17 in the closing direction of the pressure control valve 9.
  • the pretension of the barometer can 21 can be changed by a wedge 22 arranged between the end of the valve pin 17 and the barometer can 21, which can be displaced by an expansion element 23 against a return spring 24 in order to increase the pretension.
  • the expansion element 23 projects with its temperature-sensitive part 25 directly into the charge air line 2.
  • the control valve 8 is directly attached to the pressure control valve 9 with its housing 26. It contains a piston slide 28 with an annular control recess 29 which can be displaced against the force of a return spring 27.
  • the end 30 of the piston slide 28 facing away from the return spring 27 serves as a servo motor which can be charged with charge air and adjoins a working chamber 32 adjacent to a stop 31 fixed to the housing on the one hand via a channel 33 to the valve chamber 11 of the pressure control valve 9 and on the other hand via a line 7 to the side of the servomotor 4 of the bypass valve 3 which can be acted upon in the opening direction.
  • Another channel 34 leads from the charge air line 2 into the valve bore 14 of the pressure control valve 9 and from there to a control opening 35 in the housing 26 of the control valve 8.
  • a second control opening 36 of the control valve 8 is connected via a line 6 to the side of the servomotor acting in the closing direction 4 of the bypass valve 3 in connection and a third control opening 37 of the control valve 8 opens into the ambient air.
  • the first and second control openings 35 and 36 of the Steuererven tiles 8 are connected to one another via the control recess 29 by its piston slide 28, so that the charge air in the closing direction acts on the bypass valve 3 and keeps it closed.
  • the pressure control valve 9 opens against the spring force of the barometer socket 21. Then charge air flows into the valve chamber 11, from there into the working chamber 32 of the control valve 8 and to the side of the servomotor 4 of the bypass valve 3 which acts in the opening direction.
  • the piston slide 28 of the control valve 8 is displaced against the force of the return spring 27, so that the first control opening 35 is closed and.
  • the second control opening 36 is connected to the third control opening 37 via the control recess 29 of the piston slide 28.

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Description

Ladedruck-Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Abgas-Turbolader
Die Erfindung betrifft eine Ladedruck-Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Abgas-Turbolader mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Bauart gemäß der DE-OS 26 50 033 ist für eine maschinentemperatur-abhängige Betätigung des Steuerventiles ein zusätzlicher elektrischer Stellmotor vorgesehen, der das Gehäuse des Steuerventiles relativ zu dessen Kolbenschieber bewegt, der selbst wiederum von einem mit Ladeluft beaufschlagten
Stellmotor betätigt wird. Das Steuerventil begrenzt den im Schließsinn des Bypass-Ventils wirkenden Ladeluftdruck mit steigender Maschinentemperatur auf niedrige Werte. Damit wird der Ladedruck für die Maschine und deren Leistung bei steigender Maschinentemperatur zur Überlastungssicherung abgesenkt. Eine Regelung des Ladedrucks und damit der Maschinenleistung auf einen gleichbleibenden, von Umgebungseinflüssen, wie Temperatur- und Luftdruck-Schwankungen, unbeeinflußten Wert ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach der Bauart des Patentanspruches so auszubilden, daß die Ladedruck-Regelvorrichtung Änderungen der Umgebungseinflüsse berücksichtigt und den Ladeluftdruck und damit die Maschinenhöchstleistung auf einen gleichbleibenden Wert regelt, so daß Klima und Höhenlage des Betriebsortes ohne Einfluß auf die Höchstleistung der Maschine bleiben. Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches lösen diese Aufgabe unter Anwendung einfacher Bauelemente.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine Ladedruck-Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Abgas-Turbolader. Von den letzteren ist zur Vereinfachung nur je ein Teil einer die Abgasturbine umgehenden Bypass-Leitung und einer Ladeluftleitung dargestellt.
Eine Ladedruck-Regelvorrichtung greift in eine Bypass-Leitung 1 einer Abgasturbine eines nicht dargestellten Abgas-Turboladers ein und steuert von einer Ladeluftleitung 2 zum Steuern abgezweigte Ladeluft. In der Bypass-Leitung 1 ist ein Bypass-Ventil 3 mit einem im Öffnungs- und Schließsinn durch Ladeluft beaufschlagbaren Stellmotor 4 angeprdnet. Im Schließsinn wirkt im Stellmotor 4 zusätzlieh eine Druckfeder 5, die auch bei in der Ladeluftleitung 2 auftretendem Unterdruck ein Öffnen des Bypass-Ventiles 3 verhindert.
Die Beaufschlagung des Stellmotors 5 erfolgt über mit der Ladeluftleitung 2 verbundene Leitungen 6 und 7, in die ein Steuerventil 8 und ein Drucksteuerventil 9 eingreifen.
Das Drucksteuerventil 9 ist mit seinem Gehäuse 10 direkt an die Ladeluftleitung 2 angeflanscht. Das Gehäuse 10 enthält eine Ventilkammer 11 und eine Federkammer 12. Die Ventilkammer 11 steht mit der Umgebung über eine Drosselöffnung 13 in Verbindung. In der Ventilkammer 11 endet eine Ventilbohrung 14 mit einem Ventilsitz 15, der mit einem Ventilteller 16 zusammenwirkt. Ein Ventilbolzen 17 des Ventiltellers 16 ragt durch eine Dichtung 18 in einer die Kammern 11 und 12 trennenden Wand 19 in die Federkam mer 12 hinein, die über eine Bohrung 20 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Auf den Ventilbolzen 17 wirkt in Schließrichtung des Drucksteuerventiles 9 eine in der Federkammer 12 angeordnete vorgespannte Barometerdose 21 ein. Die Vorspannung der Barometerdose 21 ist durch einen zwischen dem Ende des Ventilbolzens 17 und der Barometerdose 21 angeordneten Keil 22 veränderbar, der durch ein Dehnstoffelement 23 entgegen einer Rückstellfeder 24 im Sinne einer Erhöhung der Vorspannung verschiebbar ist. Das Dehnstoffelement 23 ragt mit seinem temperaturempfindlichen Teil 25 direkt in die Ladeluftleitung 2 hinein.
Das Steuerventil 8 ist mit seinem Gehäuse 26 unmittelbar an das Drucksteuerventil 9 angebaut. Es enthält einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder 27 verschiebbaren Kolbenschieber 28 mit einer ringförmigen Steuerausnehmung 29. Das der Rückstellfeder 27 abgewandte Stirnende 30 des Kolbenschiebers 28 dient als mit Ladeluft beaufschlagbarer Stellmotor und begrenzt an einem gehäusefesten Anschlag 31 anliegend eine Arbeitskammer 32. Die Arbeitskammer 32 steht einerseits über einen Kanal 33 mit der Ventilkammer 11 des Drucksteuerventiles 9 und andererseits über eine Leitung 7 mit der im Öffnungssinn beaufschlagbaren Seite des Stellmotors 4 des Bypass-Ventiles 3 in Verbindung. Ein weiterer Kanal 34 führt von der Ladeluftleitung 2 in die Ventilbohrung 14 des Drucksteuerventiles 9 und von dort zu einer Steueröffnung 35 im Gehäuse 26 des Steuerventiles 8. Eine zweite Steueröffnung 36 des Steuerventiles 8 steht über eine Leitung 6 mit der im Schließsinn wirkenden Seite des Stellmotors 4 des Bypass-Ventiles 3 in Verbindung und eine dritte Steueröffnung 37 des Steuerventiles 8 mündet in die Umgebungsluft. In einer Endstellung des Steuerventiles 8, wenn dessen Stellmotor nicht mit Ladeluft beaufschlagt ist, stehen die erste und zweite Steueröffnung 35 bzw. 36 des Steuerven tiles 8 über die Steuerausnehmung 29 von dessen Kolben- Schieber 28 miteinander in Verbindung, so daß die Ladeluft im Schließsinn auf das Bypass-Ventil 3 einwirkt und dieses geschlossen hält.
Steigt der Ladedruck über einen Wert an, der durch die umgebungsdruckabhängig und ladelufttemperaturabhängig veränderliche Vorspannung des Drucksteuerventiles 9 bestimmt ist, so öffnet das Drucksteuerventil 9 gegen die Federkraft der Barometerdose 21. Dann strömt Ladeluft in die Ventilkammer 11, von dort in die Arbeitskammer 32 des Steuerventiles 8 und zur im Öffnungssinn wirkenden Seite des Stellmotors 4 des Bypass-Ventiles 3. Der Kolbenschieber 28 des Steuerventiles 8 wird dabei gegen die Kraft der Rückstellfeder 27 verschoben, so daß die erste Steueröffnung 35 geschlossen wird und. über die Steuerausnehmung 29 des Kolbenschiebers 28 die zweite Steueröffnung 36 mit der dritten Steueröffnung 37 in Verbindung steht. Dadurch wird die im Schließsinn wirkende Seite des Stellmotors 4 des Bypass-Ventiles 3 zur Umgebungsluft hin entlüftet und nur die im Öffnungssinn wirkende Seite des Stellmotors 4 wird mit dem Druck der Ladeluft beaufschlagt, so daß das Bypass-Ventil 3 öffnet.
Ein Abfall des Umgebungsdruckes und/oder ein Anstieg der Ladelufttemperatur führen zu einer erhöhten Vorspannung der Barometerdose 21 und damit zu einem erhöhten Ladedruck. So werden Änderungen der Umgebungs- und Betriebseinflüsse ausgeglichen und eine im wesentlichen stets gleichbleibende Maschinenhöchstleistung erreicht.

Claims

Patentanspruch:
Ladedruck-Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Abgas-Turbolader, mit einem Bypass-Ventil in einer zur Abgasturbine parallelen Bypass-Leitung, einem im öffnungs- und Schließsinn durch Ladeluft beaufschlagbaren Stellmotor für das Bypass-Ventil und einem Steuerventil, das dem Stellmotor Ladeluft tempera turabhängig und mittels eines weiteren Stellmotors ladedruckabhängig zuleitet, wobei das Steuerventil dem Stellmotor des Bypass-Ventils im Schließsinn Ladeluft bis zu einem vorbestimmten Ladedruck zuleitet und diese Zuleitung durch das Steuerventil zur Umgebung entlüftbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksteuerventil (9) vorgesehen ist, das in Öffnungsrichtung von der Ladeluft beaufschlagt, mittels einer im Umgebungsdruck liegenden und Umgebungstemperatur- und/oder ladelufttemperaturabhängig vorgespannten Barometerdose (21) in Schließrichtung belastet ist und das eine zur Umgebung mittels einer Drosselöffnung ( 13) belüftete Verbindungsleitung (Kanal 33 und Leitung 7) für die Ladeluft zu dem weiteren Stellmotor (Stirnende 30 des Kolbenschiebers 28) des Steuerventils (8) und zum Stellmotor (4) des Bypass-Ventils (3) in dessen Öffnungssinn wirkend steuert, und daß das Steuerventil (8) nach Öffnen des Drucksteuerventils (9) ausschließlich die im Schließsinn wirkende Zuleitung (Kanal 34) der Ladeluft zum Stellmotor (4) des Bypass-Ventils (3) absperrt und zur Umgebung entlüftet.
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