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DE1203537B - Steuervorrichtung fuer einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Steuervorrichtung fuer einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine

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Publication number
DE1203537B
DE1203537B DEG23262A DEG0023262A DE1203537B DE 1203537 B DE1203537 B DE 1203537B DE G23262 A DEG23262 A DE G23262A DE G0023262 A DEG0023262 A DE G0023262A DE 1203537 B DE1203537 B DE 1203537B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
valve
compressor
control device
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEG23262A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Silver
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Corp
Original Assignee
Garrett Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Corp filed Critical Garrett Corp
Publication of DE1203537B publication Critical patent/DE1203537B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen.
  • Bisher verwendete Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen, welche zum Antrieb von Schienenfahrzeugen oder Traktoren verwendet wurden, die in Gegenden mit stark unterschiedlichen barometrischen Drücken zu arbeiten haben, wie beispielsweise auf Verkehrsverbindungen, die von Meereshöhe bis über hohe Berge führen, haben wegen dieser Luftdruckschwankungen in den verschiedensten Betriebshöhen versagt; die Brennkraftmaschinen wurden bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen nicht ausreichend versorgt.
  • Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung für Abgasturbolader zu schaffen, die die Arbeitsweise des Turboladers selbsttätig regelt, und zwar derart, daß die Leistung der Maschine den jeweiligen Anforderungen angepaßt wird, gleichgültig in welcher Höhe oder unter welchen atmosphärischen Bedingungen und mit welcher Dreh= zahl die Maschine zu arbeiten hat.
  • Es ist bereits eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine bekannt, der eine Umgehungsleitung besitzt, durch die die Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und die ein mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit über einen Kolben betätigtes Umgehungsventil enthält, das sich beim Anwachsen des Drucks in der Arbeitsflüssigkeit schließt bzw. beim Abfallen des Drucks öffnet, wobei der Druck der Arbeitsflüssigkeit durch ein Steuerventil in Abhängigkeit vom Druck des Verdichters mittels einer Vorrichtung gesteuert wird, in der der Verdichterdruck auf Membranen einwirkt, die eine Kammer in drei Abschnitte unterteilen, von denen zwei über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden sind.
  • Diese bekannte Steuervorrichtung erfüllt aber die Bedingungen noch nicht, die bei den eingangs geschilderten Betriebszuständen berücksichtigt werden müssen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nämlich die Membran, bei welcher die Vorder- mit der Rückseite verbunden ist, nicht einerseits an den Verdichter-Auslaßdruck und andererseits an den Verdichter-Einlaßdruck angeschlossen. Der Verdichter-Einlaßdruck wird bei dieser Vorrichtung für die Steuerung überhaupt nicht verwendet, denn am Verdichtereinlaß ist keine Leitung angeschlossen. Die bekannte Steuervorrichtung kann daher auch nicht die Eigenschaften aufweisen, die eine solche Steuerung besitzen muß, um bei stark unterschiedlichen barometrischen Drücken einwandfrei arbeiten zu können. Nach der Erfindung ist die Steuervorrichtung für den Abgasturbolader so ausgebildet, daß der erste Kammerabschnitt mit dem Verdichterauslaß, der dritte Kammerabschnitt mit dem Verdiohtereinlaß, und der zweite Kammerabschnitt mit dem dritten Kammerabschnitt über eine Drosselöffnung verbunden sind, wobei die Membranen mit dem Steuerventil derart gekuppelt sind, daß eine zum dritten Kammerabschnitt hin .gerichtete Bewegung der Meinbrauen das Steuerventil öffnet und den Druck der Arbeitsflüssigkeit verringert, so daß das Umgehungsventil geöffnet wird.
  • Es ist bereits eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader bekannt, bei der der Einlaßdruck des Verdichters auf die eine, der Auslaßdruck auf die andere Seite eines verschiebbaren Druckaufnehmers einwirkt und wobei der Druckaufnehmer das Ventil im Nebenkanal steuert. Diese bekannte Steuervorrichtung weist aber keineswegs eine Betriebssicherheit auf, die mit derjenigen einer Vorrichtung nach der Erfindung vergleichbar wäre. Tritt nämlich bei der bekannten Vorrichtung in dem Balg ein Schaden auf, der sich in ,der auf den Absolutdruck entsprechenden Kammer befindet, so wird mittels der angeschlossenen Glieder Druckflüssigkeit auf die obere Seite des Kolbens geleitet, der das von ihm betätigte Ventil unter diesen Umständen schließt. Ein Versuch, die bekannte Vorrichtung ebenso betriebssicher zu gestalten, würde eine beträchtlich kompliziertere Bauart erfordern, jedenfalls wenn man sie mit einer Steuervorrichtung nach der Erfindung vergleicht. Nachteilig bei der bekannten Steuerung ist außerdem, daß bei einem Schaden an einem der obenerwähnten Bälge das in der Kammer enthaltene Gas nach außen entweichen würde, und dies wäre natürlich sehr unerwünscht, wenn es sich um ein brennbares oder gesundheitsschädliches Gas handelt.
  • Es ist auch bereits eine Steuervorrichtung bekannt, die mit einem Nebenkanal versehen ist, durch den Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und der mit einem Ventil ausgerüstet ist, das durch eine Regeleinrichtung verstellt wird und die Menge des an der Turbine vorbeigeführten Gases regelt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Abblaseventil durch eine auf den Einlaßdruck und den Auslaßdruck des Verdichters ansprechende Regeleinrichtung so eingestellt, daß das Verhältnis zwischen Einlaß- und Auslaßdruck des Verdichters während des Betriebes der Brennkraftmaschine im wesentlichen konstant ist. Dies wird durch eine Steuerung erreicht, die eine konstante Drehzahl des Abgasturboladers einstellt und daher ein konstantes Druckverhältnis am Verdichter erzeugt. Wichtig ist hierbei aber, daß dies nicht für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zutrifft.
  • Bei der bekannten Vorrichtung wird der Abgasturbolader so gesteuert, daß sich in einem bestimmten Betriebsbereich ein konstanter Druck im Einlaßsammelrohr der Brennkraftmaschine ergibt und daß im Anschluß an diesen Bereich die Drehzahl des Abgasturboladers im wesentlichen konstant gehalten wird. Ein konstantes Druckverhältnis wird demnach bei der bekannten Steuervorrichtung nur am äußersten Ende des Betriebsbereiches hergestellt, in welchem Bereich es nämlich nicht möglich ist, den Abgasturbolader noch schneller laufen zu lassen. Im ganzen übrigen Bereich von Betriebsbedingungen wird das Ableseventil derart eingestellt, daß sich ein konstanter Auslaßdruck im Verdichter ergibt. Mit einer solchen Vorrichtung kann sich aber eine beträchtliche Begrenzung der Höhe ergeben, bei der die Brennkraftmaschine noch zufriedenstellend arbeitet. Dies insbesondere, wenn sie etwa als Antrieb eines Flugzeuges gedacht ist. Wesentlich ist hierbei, daß bei der bekannten Vorrichtung die Regelung von einer Druckdifferenz abhängig ist und insbesondere auf einen konstanten Druck im Sammelrohr geregelt wird, während bei der Erfindung die Regelung von einem Druckverhältnis abhängig ist. Nur auf diese Weise gelingt es, die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse auszugleichen, die sich für die Brennkraftmaschine in verschiedenen Höhen über dem Meeresspiegel ergeben.
  • Aus Obigem geht hervor, daß die Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, eine Steuervorrichtung zu schaffen, die eine hohe Sicherheit gegenüber etwa im Betriebe auftretenden Fehlern aufweist. Dabei handelt es sich um eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader, der in erster Linie bei Brennkraftmaschinen verwendet werden soll, welche zum Antrieb von Bodenfahrzeugen dienen, z. B. von Lastkraftwagen oder Traktoren.
  • Dabei wirkt die Steuervorrichtung nach der Erfindung auf das Verhältnis von Auslaßdruck und Einlaßdruck ein, so daß die Maschine unabhängig von der Höhe, den atmosphärischen Verhältnissen und der Belastung arbeiten kann. An sich sind solche Vorrichtungen bekannt, hauptsächlich im Zusammenhang mit Flugzeugen od. dgl., und man hat auch bereits daran gedacht, sie bei Bodenfahrzeugen zu benutzen.
  • Derart betriebssichere Vorrichtungen sind bekannt. Um eine so weitgehende Betriebssicherheit zu erreichen, wäre es bei den bekannten Vorrichtungen aber erforderlich, eine erhebliche Anzahl von Teilen in doppelter Anzahl vorzusehen.
  • Demgegenüber bietet eine Vorrichtung nach der Erfindung die Möglichkeit eines weitgehend betriebssicheren Arbeitens, ohne daß dabei eine große Anzahl von Einzelteilen doppelt vorgesehen werden müßte. Wesentlich ist auch, -daß Gase, die an der Eingangsseite der Vorrichtung durch Umdichtigkeit ausströmen, nicht einfach sich selbst überlassen bleiben, sondern zum Verdichtereinlaß zurückgeführt werden. Der wesentliche Schritt bei der vorliegenden Erfindung ist infolgedessen darin zu sehen, daß eine besondere Anordnung der Steuervorrichtung benutzt wird, bei der im Falle eines Bruchs einer Membran der Lader ausgeschaltet wird und Leckgase von der Einlaßseite zum Verdichtereinlaß zurückgeführt werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.
  • F i g.1 zeigt schematisch einen überlade-Verdichter, der von einer Einrichtung gemäß der Erfindung steuerbar ist; F i g. 2 zeigt das Nebenschlußventil der Einrichtung nach F i g.1 im Querschnitt; F i g. 3 zeigt die Steuereinrichtung für die Vorrichtung nach F i g.1 im Längsschnitt; F i g. 4 zeigt gleichfalls einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach F i g.1, und zwar nach der Linie 4-4 der F i g. 3.
  • Bei der Anlage nach F i g.1 ist eine Dieselmaschine 10 mit einem Abgasturbolader nach der Erfindung ausgestattet; die Maschine hat ein Ansaugrohr 11, ein Auspuffrohr 12 und eine Ölpumpe 13, die vermittels der Welle 14 von der Dieselmaschine antreibbar ist; diese Pumpe dient dazu, die Dieselmaschine mit Schmieröl zu versorgen und Drucköl zu schaffen, mit dessen Hilfe eine hydraulische Vorrichtung betrieben werden kann.
  • Die Dieselmaschine 10 ist mit einem Abgasturbolader versehen, der in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist und aus einer Turbine 16 besteht, die mittels der Auspuffgase der Dieselmaschine 10 antreibbar ist; zu diesem Zweck ist die Auspuffleitung.12 mit dem Turbineneinlaß verbunden. Die Turbine 16 ist mit einer auf der Zeichnung nicht veranschaulichten Düsenanordnung festen Durchtrittsquerschnittes versehen. Die Turbine 16 treibt einen Verdichter 17 an, deren Auslaß 18 mit der Ansaugleitung der Dieselmaschine verbunden ist. In der Einlaßleitung 20 des Verdichters ist ein Filter 21 vorgesehen. Die Dieselmaschine arbeitet mit dem größten Wirkungsgrad, wenn die Luft der Ansaugleitung unter einem bestimmten optimalen Druck zugeführt wird. Der Lader ist mit einer Abgasschleuse 22 versehen; ein Zweck der neuen Anordnung besteht darin, der Ansaugleitung Luft unter optimalen Druckverhältnissen zuzuführen, und zwar unabhängig von der Drehzahl der Dieselmaschine, ihrer Belastung bzw. der in Abhängigkeit hiervon entstehenden Schwankungen der Abgastemperatur, die die Temperatur des Turbineneinlasses ist.
  • Die Abgasschleuse 22 ist mit einem Nebenkanal 23 versehen, der von der Auspuffleitung abzweigt, und zwar in der Strömungsrichtung betrachtet, vor der Turbine; der Nebenkanal mündet in die Turbinenabgasleitung 24 auf der Ausströmseite der Turbine. Der Nebenkanal 23 weist ein Ventilgehäuse 25 auf, das einen Sitz 26 für ein Tellerventil 27 hat; auf diese Weise kann die Menge der durch den Nebenkanal 23 strömenden Abgase geregelt werden. Sitzt das Ventil 27 auf seinem Sitz 26, so werden alle Abgase der Dieselmaschine .durch die Turbine hindurchgeführt, so daß diese mit einer Drehzahl arbeitet, welche von der Drehzahl der Dieselmasehine und ihrer Belastung abhängt. Wird das Ventil 27 vom Sitz 26 abgehoben, so wird ein regelbarer Teil der Auspuffgase durch den Nebenkanal abgeführt; entsprechend wird die Drehzahl der Turbine geregelt.
  • Zur Steuerung des Ventils 22 dienen eine Einrichtung 28 und eine Regelvorrichtung 30.
  • Die Antriebsvorrichtung ist in F i g. 2 im Schnitt veranschaulicht; .das Gehäuse 31 dieser Vorrichtung ist mit dem Ventilgehäuse 25 fest verbunden. Das Gehäuse 31 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Hauptgehäuse 33 und einem Dichtungsteil 32, der zwischen dem Hauptgehäuse und dem Ventilgehäuse 25 liegt und eine Kammer umschließt, die ein Kühlmittel, z. B. Wasser, aufzunehmen in der Lage ist; mit Hilfe dieses Kühlmittels wird die übertragung von Wärme von dem Ventilgehäuse 25 auf das Gehäuse 33 verhindert. Zwischen Isolierteil 32 und dem Ventilgehäuse 25 befindet sich eine Dichtung 34; es können natürlich auch andere Isoliermittel zur Anwendung kommen, um eine unerwünschte Wärmeübertragung zu vermeiden.
  • Die Gehäuseteile 32 und 33 bilden eine Kammer 35, in der ein Kolben 36 verschiebbar ist, welcher mittels einer Kolbenstange 37 mit dem Tellerventil 27 verbunden ist. Zwischen dem Kolben 36 und dem Gehäuseteil 32 befinden sich zwei Federn 38, die derart auf den Kolben einwirken, daß dieser das Ventil 27 von seinem Sitz 26 abhebt. Wird der Kolben 36 hingegen entgegen der Wirkung der Federn 38 bewegt, so wird das Ventil 27 auf seinen Sitz 26 geführt, was zur Folge .hat, daß der Gasstrom durch den Nebenkanal 23 gedrosselt wird. Um :den Kolben 36 zu bewegen, wird Drucköl von der Pumpe 13 durch eine Leitung 40 zugeführt; diese Leitung ist mit einer Drosselöffnung 41 versehen, durch die der Zustrom des Drucköls zur Kolbenkammer 35 gedrosselt wird. Das Öl wird aus der Kammer 35 durch eine weitere Leitung 42 geführt, und es können nunmehr die Bewegung und die Stellung des Kolbens 36 dadurch beeinflußt und geregelt werden, daß die durch die Leitung 42 strömende Flüssigkeit geregelt wird.
  • Diese Regelung erfolgt mit Hilfe einer Steuereinrichtung 30, deren Einzelheiten in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht sind. Die Steuervorrichtung 30 weist ein Gehäuse 44 auf, das aus einem unteren Teil 45 und einem Deckel 46 besteht. Der untere Gehäuseteil 45 bildet eine Ventilkammer 47, in der ein Einsatzstück 48 vorgesehen ist. Dieses Einsatzstück weist einen Ventilsitz 50 sowie ein Leckventil 51 auf, das mit :dem Sitz 50 zusammenwirkt. In das untere Ende des Einsatzstückes 48 ist ein Pfropfen 53 eingeschraubt; zwischen dem oberen Ende dieses Pfropfens 53 und dem Ventil 51 liegt eine Feder 52, die bestrebt ist, das Ventil gegen seinen Sitz 50 zu drücken.
  • Das Ventil 51 weist einen Schaft auf, der einen im Durchmesser größeren Kopf 54 hat, welcher in einer Bohrung des Einsatzstückes 48 verschiebbar ist. -Die Leitung 42, welche mit der Kammer 35,der Antriebsvorrichtung 28 verbunden ist, steht auch mit dem Inneren des Einsatzstückes 48 in Verbindung, und zwar zwischen dem Kopf 54 und dem mit Odem Ventilsitz zusammenwirkenden Teil des Ventils 51. Sitzt das Ventil 51 auf seinem Sitz 50, so kann aus der Kammer 35 kein Steuermittel durch die Leitung 42 eintreten; es wird -sich also in der Kammer 35 ein Druck bilden, der Kolben 36, Ventil 27 so bewegt, daß der Nebenkanal 23 abgeschlossen wird. Wird das Ventil 51 von seinem Sitz abgehoben, so kann Steuerflüssigkeit durch die Leitung 42 hindurchtreten, so daß der Druck in der Kammer 35 sinkt und .die Feder 38 den Kolben 36 verstellen kann; der Kolben wird dann das Ventil 27 vom Sitz 26 abheben, so daß Auspuffgase an der Turbine 16 vorbeigeführt werden.
  • Um das Ventil 51 entgegen der Wirkung der Feder 52 verstellen zu können, ist eine Druckstange 56 verschiebbar in einem zweiten Einsatzstück 57 des Gehäuses 45 gelagert. Diese Druckstange wirkt mit dem Kopfstück 54 des Ventils 51 zusammen und überträgt die Bewegung eines Paares von Membranen 58 und 60. Die Membran 58 ist in dem Gehäuseteil 45 klemmend befestigt, während die Membran 60 zwischen dem Gehäuseteil 45 und dem Deckel 46 eingeklemmt ist; diese Membran dient dazu, die von den beiden Gehäuseteilen gebildete Membrankammer zu unterteilen, und zwar in die Räume 61 und 62. Eine Bewegung der Membran 60, die das Antriebselement der Steuervorrichtung bildet, auf die Membran 58 erfolgt mittels einer Schraube 80, die von einer an der Membran befestigten Klemmplatte 81 getragen wird.
  • Eine Leitung 63 führt von der Auslaßseite des Ventils 51 zu einem Vorratsbehälter 64, aus dem die Pumpe 13 das Öl ansaugt. Die Membran 60 wird durch Druckluft bewegt, die der Kammer 62 durch eine Leitung 65 zugeführt wird, welche, wie F i g.1 zeigt, von der Auslaßleitung 18 des Verdichters abzweigt. Der auf der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck, der dem Atmosphärendruck -entspricht, wird einem unterhalb der Membran 58 gelegenen Kammerabschnitt 90 durch eine Leitung 66 zugeführt und wirkt sich durch eine Öffnung 67, die sich in einer Verstärkungsplatte 82 der Membran 58 befindet, auf den Kammerabschnitt 61 aus.
  • Um zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des Verdichters den gewünschten vorherbestimmten Druckunterschied zu erzeugen, um auf diese Weise die größte Wirksamkeit der Maschine zu gewährleisten, weist die Membran 60 wirksame Bereiche eines bestimmten Verhältnisses auf, was durch die Verwendung eines unter Unterdruck stehenden Balgs 68 erreicht wird, der in dem Raum 62 liegt und mittels einer Schraube od. dgl. 70 regelbar ist, welche in der oberen Wandung des Gehäuseteils 46 vorgesehen ist. Der Balg 68 ist starr mit der oberen Seite der Membran 60 verbunden. Wird der auf der Auslaßseite des Verdichters herrschende Druck der Kammer 62 zugeführt, so wird er eine Kraft auf die wirksame Fläche der Oberseite der Membran 60 ausüben und diese Membran nach unten, durchdrucken; auf diese Weise wird das Venti151 auf den Ventilsitz 50 gedrückt; dieser Bewegung wirkt der Druck entgegen, der auf der Einlaßseite des Verdichters herrscht und sich auf der ganzen Fläche der Membran in der Kammer 61 auswirkt.
  • Ist das vorbestimmte Druckverhältnis zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite des Verdichters erreicht, so wird die Membran in einte solche Lage gebracht, daß sie das Ventil im Abstand von seinem Sitz 50 hält, und zwar in einem solchen Abstand, der ausreicht, daß das Arbeitsmittel durch die Leitung 42 in einem solchen Maße fließt, daß der Druck in der Kammer 35 der Antriebsvorrichtung 28 erreicht wird, der das Ventil 27 in einer solchen Lage festhält, daß ein hinreichend großer Anteil der Abgase abgeleitet werden kann, so daß die Turbine den Verdichter mit einer solchen Drehzahl antreibt, daß der gewählte Druckunterschied aufrechterhalten bleibt. Sollte dieser Druckunterschied infolge einer .Änderung der Drehzahl oder der Belastung der Maschine infolge einer Änderung des Atmosphärendruckes oder aus irgendwelchen anderen Grüeden die Tendenz haben, sich zu ändern, so wird sich auch der Druck in den Räumen 61 und 62 ändern; dies hat dann zur Folge, daß sich die Membran 60 verstellt und ihre Bewegung auf das Ventil 51 überträgt; das Ventil wird dann seinerseits den im Raum 35 herrschenden Druck ändern und bewirken, daß sich das Ventil 27 in eine neue Lage einstellt. Diese Veränderung der Einstellung des Ventils 27 wird in einer solchen Richtung erfolgen, daß die Menge der Abgase, welche umgeleitet werden, so verändert wird, daß sich die Drehzahl des Verdichters ändert, um den Änderungen des Druckunterschiedes entgegenzuwirken.
  • Es leuchtet ein, daß beim Absinken des Druckes auf der Auslaßseite des Verdichters auch der Druck in der Kammer 62 sinkt und die Membran sich nach oben bewegt. Diese Bewegung läßt es zu, daß sich das Ventil 51 in Richtung auf den Sitz 50 zu verstellt und die durch die Leitung 42 strömende Menge des Arbeitsmittels verringert. Infolgedessen. wird. ider Druck in der Kammer 35 ansteigen, was zur Folge hat, daß der Kolben 36 das Ventil 27 in Richtung auf seinen Sitz zu verstellt und das Volumen der Abgase verringert, das an der Turbine vorbeigeführt wird. Infolgedessen wird die Drehzahl der Turbine zunehmen, was zur Folge hat, daß auch die Drehzahl des Verdichters entsprechend ansteigt; .dies hat wiederum einen Druckanstieg auf der Auslaßseite der Verdichters zur Folge. Sollte der Druck auf @der-Auslaßseite des Verdichters über das vorbestimmte Optimum ansteigen, so findet der umgekehrte Vorgang statt.
  • Sollte der atmosphärische Druck absinken, beispielsweise, wenn das mit der Dieselmaschine betriebene Fahrzeug in größeren Höhen sich bewegt, so wird der Druck auf der Auslaßseite des Verdichters entsprechend absinken, und zwar wegen der geringeren Luftdichte. Infolgedessen wird der Druck in dem Raum 62 sinken und die Membran 60 wird sich nach oben bewegen und das Ventil 51 in Richtung auf seinen Sitz 50 verstellen; dies hat eine Zunahme der Verdichterdrehzahl zur Folge, wodurch das Abfallen des atmosphärischen Druckes und die Luftverdünnung kompensiert werden.
  • Die Membran in der Regelvorrichtung 30 dient als eine Sicherheitsvorrichtung. Die Membran ist im Gehäuse 45 im unteren Teil der Kammer 61 eingeklemmt, und zwar zwischen der Einmündungsstelle der Leitung 66 in diesen Raum und die Membran 60. Eine der Verstärkungsplatten der Membran 58 ist mit .der Drosselöffnung 67 versehen, so d!aß der durch die Leitung 66 zugeführte auf der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck auf die Unterseite der Membran 60 zur Einwirkung gelangt. Für gewöhnlich bewegt sich die Membran 58 lediglich gleichsinnig mit der Membran 60; die Bewegung dieser Membran 60 wird durch die mittleren Verstärkungsplatten 82 der Membran 58 auf die Druckstange 56 übertragen. Sollte die Membran 60 reißen oder sollte aus irgendwelchem anderen Grunde Flüssigkeit aus dem Raum 62 in den Raum 61 übertreten, und zwar in einem Maße, das ausreicht, um einen Druckabfall über die Drosselöffnung 67 zu erzeugen, so wird die Membran 58 nach unten gedrückt; dies hat zur Folge, daß die Druckstange 56 das Ventil 51 in eine Offenstellung überführt und Flüssigkeit aus der Kolbenkammer 35 austritt, so daß die Feder 38 das Ventil 27 in eine vollständig geöffnete Stellung überführen kann. Zur Verstellung der Feder 52 ist eine Kraft erforderlich, die sehr viel kleiner ist, als jeder etwa in der Kammer 62 herrschende Druck, Auspuffgase -der Brennkraftmaschine werden dann an der Turbine vorbeigeführt werden; der Verdichter wird ausgeschaltet oder arbeitet bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl so lange, bis die Membran 60 erneuert ist. Die Membran 58 dient also dazu, die Regelvorrichtung unter allen Umständen betriebssicher zu halten.
  • Die in den F i g. 3 und 4 veranschaulichte Regeleinrichtung 30 wird zweckmäßig nachgiebig gelagert, etwa in der Weise, daß sie im wesentlichen in einem Block aus stoßdämpfendem, .kautschukähnlichem Material eingeschlossen wird, der von einem metallenen oder sonstigen Gehäuse umschlossen ist.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, der eine Umgehungsleitung besitzt, durch die Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und die ein mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit über einen Kolben betätigtes Umgehungsventil enthält, das sich beire. Anwachsen des Druckes in der Arbeisflüssigkeit schließt bzw. beim Abfallen des Druckes öffnet, wobei der Druck der Arbeitsflüssigkeit durch ein Steuerventil in Abhängigkeit vom Druck des Verdichters mittels einer Vorrichtung gesteuert wird, in der der Verdichterdruck auf Membranen einwirkt, die eine Kammer in drei Abschnitte unterteilen, von denen zwei über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kammerabschnitt (62) mit dem Verdichterauslaß, der dritte Kammerabschnitt(90) mit dem Verdichtereinlaß und der zweite Kammerabschnitt (61) mit dem dritten Kammerabschnitt über eine Drosselöffnung (67) verbunden sind, wobei die Membranen (60, 58) mit dem Steuerventil (51) derart gekuppelt sind, daß eine zum dritten Kammerabschnitt hin gerichtete Bewegung der Membranen das Steuerventil öffnet und den Druck der Arbeitsflüssigkeit verringert, so daß das Umgehungsventil (22) geöffnet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 50485; britische Patentschrift Nr. 601286; USA: Patentschriften Nr. 2 374 708, 2 454 038, 2462097.
DEG23262A 1956-11-06 1957-10-31 Steuervorrichtung fuer einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine Pending DE1203537B (de)

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