CH232984A - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Aufladung mittels Abgasturbolader, insbesondere von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von     Brennkraftmaschinen    mit     Aufladung          mittels        Abgasturbolader,    insbesondere von     Fahrzeug-Brennkraftmaschinen.       Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zum Betrieb von     Brennkraftmaschinen    mit       Aufladung    mittels     Abgasturbolader,    insbe  sondere von     Fahrzeug-Brennkraftmaschinen.     



  Strassen- und Schienenfahrzeuge mit me  chanischer     Kraftübertragung    benötigen bei  kleinen Drehzahlen ein möglichst grosses  Drehmoment, das mit zunehmender Drehzahl  des Motors abfallen kann. Drehzahl und  Ladedruck von     Abgasturboladern    ohne Re  gulierung sind hauptsächlich vom Gewicht  und der Temperatur der Treibgase abhängig.  Wird ein solcher Lader derart ausgebildet,  dass er seine Höchstdrehzahl erst mit der  Höchstdrehzahl des Motors oder später er  reicht, so sind die Ladedrücke bei kleinen  Motordrehzahlen gering und das erzielbare  Drehmoment ist verhältnismässig klein.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung be  hebt diesen Nachteil dadurch, dass am Lader,  der bereits bei Teildrehzahlen des Motors sei  nen vollen Ladedruck erreicht,     mit    steigender    Motordrehzahl eine     zunehmende    Abgasmenge  vorbeigeführt wird.

   Gegenstand der Erfin  dung ist im weiteren     eine        Einrichtung    mit  mindestens einer zum Vorbeiführen von Ab  gasen am Lader dienenden Umgehungslei  tung mit     Regulierklappe    zur     Ausübung    des  Verfahrens, bei welcher erfindungsgemäss die  Widerstände und Querschnitte der Um  gehungsleitung so bemessen sind, dass sich  auch bei grösster     Klappenöffnung    die Auf  ladegruppe dreht und dass dadurch die Saug  widerstände vor dem Motor ganz oder teil  weise aufgehoben werden.  



  Es sind zwar bereits Anlagen bekannt,  bei denen für gewisse Betriebsfälle sämtliche  Abgase an der Turbine des Laders vorbei  geführt werden. Diese     bekannten    Einrich  tungen ermöglichen aber     lediglich    den Wei  terbetrieb des Motors ohne     Aufladung,    z. B.  wenn am Lader ein Maschinenschaden ein  getreten     ist.         Es ist ferner bekannt, die Abgase teil  %veise am Lader vorbeizuführen, derart, dass  bei kleiner     3laschi4enlast    viel, bei grösserer  Maschinenlast weniger Abgase direkt ins  Freie gehen. Eine solche Massnahme kann bei  stationären Anlagen zweckmässig sein.

   Dem  gegenüber werden beim Erfindungsgegen  stand bei kleinerer Motordrehzahl, das heisst  kleinerer Leistung, weniger, bei grösserer  Motordrehzahl, das heisst grösserer Leistung,  mehr Abgase am Lader vorbeigeführt.  



  In der Zeichnung sind in schematischer  Weise Ausführungsbeispiele der Einrichtung  gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar  zeigt:       Fig.    1 eine Anordnung, wie sie beispiels  weise bei     Aufladung    von     Fahrzeug-Gasmoto-          ren    gebraucht wird. Der Generator ist der  Einfachheit halber weggelassen.  



       Fig.    2 zeigt eine detaillierte Ausführungs  form, die bestimmt ist, wahlweise entweder  ganz mit     Holzgasbetrieb    oder ganz mit Ben  zinbetrieb zu fahren.  



       Fig.    3 stellt eine für aufzuladende Fahr  zeug-Dieselmotoren geeignete Ausführungs  form dar.  



       Fig.    4 zeigt eine verbesserte Ausfüh  rungsform solcher Anlagen nach     Fig.    3.  Die     Fig.    5 und 6 stellen Diagramme zur  Veranschaulichung der Arbeitsweise eines  Beispiels.  



  In den     Fig.    1 bis 4 ist; mit 1 die     Brenn-          kraftmaschine,    nachstehend auch kurz     3lo-          tor    genannt, mit 2 der abgasgetriebene Lader  und mit 3 die Luftleitung zwischen Gebläse  und Motor bezeichnet. Die Umgehungsleitung  5 zweigt zwischen Motor und Turbine von  der Abgasleitung 4 ab und mündet direkt in  die Abgasleitung 6, welche von der Turbine  ins Freie führt. Die Regulierklappe 7 steht  unter dem Druck der einstellbaren Feder 8  und kann vom Hebel 9 nach Wahl gestellt  werden. Sie ist so     ausgebildet,    dass sie bei  einem     ge%vissen    Abgasdruck selbsttätig öff  net.

   Das weitere Öffnen mit steigender Dreh  zahl erfolgt dann ebenfalls selbsttätig, so dass  mit steigender Motordrehzahl eine zuneh  mende Abgasmenge am Lader vorbeigeführt    wird. Diese Wirkung wird durch die Feder 8  erzielt, die dem auf die Klappe 7 wirkenden  Abgasdruck entgegenwirkt. Querschnitte und  Widerstände der Umgehungsleitung 5 sind  nun so bemessen, dass sich auch bei grösster  Klappenöffnung die     Aufladegruppe    dreht  und dadurch die Saugwiderstände vor dem  Motor ganz oder teilweise aufgehoben wer  den.

   Dadurch ist es möglich, den Lader, der  so ausgebildet ist, dass er bereits bei Teildreh  zahlen des Motors seinen vollen Ladedruck  erreicht, schon bei kleinen Motordrehzahlen  mit. verhältnismässig hoher Drehzahl und  dementsprechend hohem     Aufladedruck    arbei  ten zu lassen, ohne dass er bei zunehmender  Motordrehzahl seine Höchstdrehzahl über  schreitet. Auf diese Weise kann schon bei  kleinen Motordrehzahlen mit hohem Dreh  moment gefahren werden.  



  In     Fig.    1 wird die vom Gebläse des Ag  gregates 2 gelieferte Luft einesteils dem  nicht     dargestellten    Gasgenerator,     anderteils        s     der Mischdüse 13 von der Brennkraft  niaschine zugeführt.  



  Die grössere, durch     Aufladung    erreichbare  Leistung wird auf Fahrzeugen oft nur vor  übergehend, beispielsweise zur Überwindung  von Steigungen oder bei Verkehrsfahrzeugen  zur     Einholung    von Verspätungen benötigt.  Beim     Bergabfahren    oder in der     Ebene    ge  nügt, insbesondere bei reichlich bemessenen  Motoren, die     unaufgeladene    Leistung in der  Regel. In solchen Betriebsphasen kann es  zweckmässig sein, den Lader nur mit herab  gesetzter Drehzahl laufen zu lassen. Die na  türliche Alterung der Lager kann so hinaus  geschoben und der     Schmiermittelverbrauch     gesenkt werden.  



  Es kann deshalb im     Teillastgebiet    die  Regulierklappe der Umgehungsleitung von  aussen her geöffnet werden. Dies geschieht  durch mechanische Betätigung dieser Klappe  mit dem Hebel 9 vom Führerstand aus. Da  bei ist es möglich, mehr oder weniger Abgase  direkt zur Abgasleitung 6 abzuzweigen, das  heisst den     Aufladegrad    und damit die Lader  drelizahl je nach Betriebszustand des Fahr  zeuges mehr oder weniger gross zu wählen.           Fig.    2 zeigt dieselbe federbelastete Klappe  7 samt Gestänge und Betätigungshebel 9 der       Fig.    1 im Detail, sonst aber sind beide Aus  führungsformen verschieden.

   Die Feder 8  kann mittels eines Innengewindes im linken  Ende der Büchse und Aussengewindes am  linken Kolben mehr oder weniger von Hand  vorgespannt werden. In der einen in der  Zeichnung ausgezogenen     Hebelendlage    wird  der Lader überhaupt nicht ausgeschaltet, das  heisst die Klappe öffnet erst dann, wenn der  der Maximaldrehzahl annähernd entspre  chende Abgasdruck erreicht wird. Bewegt  man den Hebel 9 nach links, wie strichpunk  tiert, so wird vorerst die     Vorspannung    der  Feder durch die nach rechts gleitende Büchse  herabgesetzt und zuletzt ganz aufgehoben       bezw.    die Klappe 7 zwangsweise geöffnet.

    Hebel 9 kann nach dieser Ausführung auf  Fahrzeugen, die wahlweise ganz mit Gas  oder ganz mit flüssigen Brennstoffen betrie  ben werden, ausserdem zur Einschaltung des  flüssigen Brennstoffes und zur Abschaltung  des Generators benützt werden. Zu diesem  Zwecke ist Hebel 9 ausser mit     By-Pass-          Klappe    7 noch mit der     Benzingemischklappe     19 im     Benzingemischzuführungsstutzen    14  sowie mit der nach dem     Gas-Luftmischer    13       eingebauten    Gemischdrossel 18 verbunden.  Dem     Gas-Luftmischer    13 wird das Gas     bezw.     die Verbrennungsluft durch die Leitungen 15  und 16 zugeführt.

   In seiner punktiert ge  zeichneten Endlage sperrt Hebel 9 somit die  Gaszufuhr und gibt dem     Benzin-Luftgemisch     den Weg zum     Motorsaugstutzen    17 frei.  



       Fig.    3 zeigt eine Ausführungsform, wie  sie bei aufgeladenen     Fahrzeug-Dieselmotoren     üblich sein kann. Es sind hier zwei Abgas  leitungen 4 und 10 zwischen Motor und Tur  bine vorgesehen. Von der Leitung 4 ist die  Umgehungsleitung 5 mit Klappe 7 abge  zweigt. Die zweite     Leitung    10 besitzt in die  sem Beispiel keine Umgehungsvorrichtung.  Der Lader kann also nie vollständig ausge  schaltet werden.

      Im Gegensatz zu     Fig.    3 besitzt in     Fig.    4  auch die zweite     Abgasleitung    10 eine Um-         gehungsleitung    11, die ebenfalls von einer  Klappe 7 abgedeckt wird:

    In     Fig.    5 und 6 ist die Arbeitsweise der  Beispiele schematisch dargestellt.     Fig.    5 zeigt  mit A das erreichbare Drehmoment, mit B  das vom Gebläse gelieferte Druckverhältnis       p2/p,    in Funktion der 'Motordrehzahl, 'wenn  überhaupt kein Vorbeiführen der Abgase am  Lader     stattfindet.    In     Fig.    6 sind die Verhält  nisse für den Fall dargestellt, dass eine Um  gehungsleitung mit federbelasteter Regulier  klappe eingebaut ist. Der günstige Verlauf  des Drehmomentes geht aus Kurve A, her  vor, während Kurve     B,    den ungefähren Ver  lauf des     Druckverhältnisses    angibt. In die  sem Fall nimmt der Ladedruck wesentlich  schneller zu.

   Beim Punkt C der Kurve     B,     beginnt sich die Regulierklappe unter dem  Druck der Abgase zu öffnen; dadurch wird  ein Überschreiten der Höchstdrehzahl des  Laders     verhindert.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betrieb von Brenn- kraftmaschinen mit Aufladung mittels Ab gasturbolader, insbesondere von Fahrzeug- Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeich net, dass am Lader, der bereits bei Teildreh zahlen des Motors seinen vollen Ladedruck erreicht, mit steigender Motordrehzahl eine zunehmende Abgasmenge vorbeigeführt wird.

   II. Einrichtung mit mindestens einer zum Vorbeiführen von Abgasen am Lader dienen den Umgehungsleitung mit Regulierklappe zur Ausübung des Verfahrens nach Patent anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte und Widerstände der Um gehungsleitung so bemessen sind, dass sich auch bei grösster Klappenöffnung die Auf ladegruppe dreht und dadurch die Saug widerstände vor dem Motor ganz oder teil weise aufgehoben werden. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch Il-, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgas leitungen zwischen Motor und Turbine vor gesehen sind und dass nur an eine dieser Ab- gasleitungen eine Umgehungsleitung mit Re gulierklappe angeschlossen ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgas leitungen zwischen Motor und Turbine vor gesehen sind und dass an mehrere dieser Lei tungen je eine Umgehungsleitung mit Regu lierklappe angeschlossen ist. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgas leitungen zwischen Motor und Turbine vor- gesehen sind und dass an sämtliche Abgas leitungen je eine Umgehungsleitung mit Re gulierklappe angeschlossen ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch II für Motoren mit Gasgenerator und Vergaser für flüssigen Brennstoff, dadurch gekenn zeichnet, dass die Regulierklappe der Um gehungsleitung mit einer Umschalteinrich tung vom Gasbetrieb auf den Betrieb mit flüssigem Brennstoff gekuppelt ist.