DE3145114C2 - Arbeitsverfahren einer Kolben-Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader - Google Patents

Abstract

Die Abgase der Zylinder werden einer Nachbrennkammer und anschließend der Abgasturbine des Turboladers zugeführt. Im Schubbetrieb wird die Zündung der Zylinder abgeschaltet und die Ladeluft in die Nachbrennkammer eingeleitet. Das unverbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch der Zylinder wird in der Nachbrennkammer unter Zusatz von Ladeluft verbrannt und bringt den Turbolader auf volle Leistung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren einer JColben-Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nach einem derartigen Verfahren arbeitet eine aus DE-OS 22 07 221 bekannte Brennkraftmaschine. Um einen raschen DrehzahlabfaJl des Turboladers beirr¹ Schließen der Drosselklappe zu verhindern und die erneute Beschleunigung der Brennkraftmaschine zu verbessern, wird in eine vor der Abgasturbine angeordnete Nachbrennkammer Kraftstoff eingespritzt, der zusammen mit den unverbrannten Abgasbestandteilen verbrannt wird. Der mit diesem Abgas beaufschlagte Turbolader zeigt beim Schließen der Drosselklappe keinen Leistungseinbruch und liefert beim Wiederbeschleunigen Ladeluft mit ausreichend hohem Druck. Nachteilig ist jedoch der hohe Kraftstoffverbrauch an der Einspritzdüse der Nachbrennkammer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlabfall des Turboladers ohne zusätzlichen Kraftstoffverbrauch zu unterbinden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Wenn im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges, bei sich schließender Drosselklappe, die Zündung der Zylinder eingeschaltet bleibt, wird unnötig Kraftstoff verbraucht; denn die ihm entsprechende Verbrennungswärme wird zum Antrieb des Fahrzeuges in diesem Betriebszustand nicht benötigt. Durch Abschalten der Zündung und Einleiten des unverbrannten Kraftstoff-Luft-Gemisches in die Nachbrennkammer wird die Kraftstoffenergie dazu benutzt, den Turbolader auf Drehzahl zu halten, um beim Beschleunigen seine volle Leistung zur Verfügung zu haben. Als Nachbrennkammer kann ein eigenes dafür ausgebildetes Gehäuse oder auch ein Teilbereich der Abgasleitung zwischen Abgasturbine und Brennkraftmaschine verwendet werden.

Neben einer Kraftstoffersparnis bringt das erfindungsgemäße Verfahren auch eine Senkung der Schadstoff-Emissionen, da der Kraftstoff in dem beim Schubbetrieb vorhandenen unteren Teillastbereich in der Nachbrennkammer vollkommener verbrannt werden kann als in den Zylindern.

Noch besser läßt sich dieses Ziel erreichen, wenn gemäß Anspruch 2 zugleich auch Ladeluft aus der Leitung vom Turbolader zu den Zylindern abgezweigt und der -Nachbrennkammer zugeführt wird, so daß in der Nachbrennkammer mit Luftüberschuß gefahren und eine vollkommene Verbrennung erreicht werden kann. Der Turbolader-Kreislauf wirkt somit während des Schubbetriebs des Kraftfahrzeuges als Speicher für die Energie, die nach herkömmlicher Methode nutzlos verbraucht wird und eine höhere Belastung für die Ufiiweii bringt

In den Ansprüchen 3 und 4 sind Möglichkeiten für die Ansteuerungen der Zündung und Abzweigung der Ladeluft aufgezeigt, die von der Stellung der Drosselklappe, dem Druck der Ladeluftleitung unfi/oder von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig gemacht sind.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Kolben-Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Brennkraftmaschine 1 wird mit Ladeiuft höheren Druckes gegenüber der Atmosphäre über eine Ladeluftleitung 2 von einem Ladergebläse 3 eines Abgasturboladers 4 versorgt. Das Ladergebläse 3 wird durch eine Abgasturbine 5 angetrieben, die vom Abgasstrom der Abgasleitung 6 beaufschlagt wird Die Ladeluftleitung 2 und die Abgasleitung 6 sind durch c,.:r Unnluftlcitung 7

•»ο miteinander verbunden, die an den Mündungsstellen 8,9 an die Ladeluftleitung 2 bzw. die Abgasleitung 6 angeschlossen ist Zwischen der Mündungsstelle 8 und der Brennkraftmaschine 1 ist in die Ladeluftleitung 2 eine Drosselklappe 10 eingebaut, die mit einer in die Umluftleitung 7 eingesetzten Drosselklappe 11 durch ein Gestänge 12 verbunden ist das an den beiden Drosselklappen 10,11 gelenkig befestigt ist. In die Abgasleitung δ ist zwischen der Mündungsstelle 9 und der Abgasturbine 5 eine Nachbrennkammer 13 eingebaut, die durch eine in sie eingesetzte Zündkerze 14 ge/'indet wird. Die Zündkerze 14 erhält ihre Spannung von einer 5'ündspule 15. d:2 an einer Batterie 16 angeschlossen ist. Parallel zu der Zündspule 15 liegt an der Batterie 16 eine weitere Zündspule 17, die über einen Schalter 18 einen Zündverteiler 19 speist, an den die Zündkerzen 20, 21, 212 der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Der Sfhalter 18 ist mit der Drosselklappe 10 verbunden. Er wird von ihr je nach Drehlage geöffnet bzw. geschlossen, wobei er als Mikroschalter mit mechanischem Beriihrungskontakt ausgeführt oder berührungsfrei betätigbar sein kann, so daß ab einer bestimmten Drehlagc der -Drosselklappe ΙΟ die Zündverbindung von der Batterie iß zur Brennkraftmaschine 1 unterbrochen ist.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 werden die Abgase über die Abgasleitung 6 der Abgasturbine 5 zugeführt, nachdem sie zuvor in der Nachbrerinkammer 13 nachverbrannt wurden. Das synchron mit der Abgasturbine laufende Ladergebläse saugt Frischluft an, verdich-

te! sie und fördert sie durch die Ladeluftleitung 2 zur Brennnkraftmaschine. Arbeitet die Brennkraftmaschine 1 im Voliastbereich, so ist die Drosselklappe 10 in der Ladeluftleitung 2 geöffnet und die Drosselklappe 11 in der Umluftleitung 7 ist geschlossen, so daß der volle Ladedruck der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht Wird die Brennkraftmaschine im Schubbereich betrieben, so ist die Drosselklappe 10 geschlossen und die Drosselklappe 11 geöffnet Die Ladeluft wird über die Umluftleitung 7 der Nachbrennkammer 13 züge- to führt Zugleich wird der Schalter 18 geöffnet und somit die Zündung der Brennkraftmaschine abgeschaltet In die Abgasleitung 6 strömt das unverbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch. Es wird in der Nachbrennkammer unter Zusatz von Ladeluft verbrannt und bringt durch Beauf- is schlagung der Abgasturbine 5 den Turbolader auf volle Leistung, die ein rasches Wiederbeschleunigen der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Arbeitsverfahren einer Kolbtn-Brennkraftrnaschine mit Abgasturbolader, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei die Abgase der Zylinder einer Nachbrennkammer und anschließend einer Abgasturbine zugeführt werden und mit einem von der Abgasturbine angetriebenen Ladergebläse Luft unter Zumischung von Kraftstoff in die Zylinder über ein Drosselorgan eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges die Zündung der Zylinder abgeschaltet und das unverbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch der Zylinder in die Nachbrennkammer eingeleitet wird.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges Ladeluft aus der Leitung vom Ladergebläse zu den Zylindern der Brennkraftmaschine abgezweigt und uer Nachbrennkammer zugeführt wird.

3. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung und/oder Abzweigung der Ladeluft von der Stellung des Drosselorganes der Ladeluftleitung gesteuert wird.

4. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung und/oder Abzweigung der Ladeluft von dem in der Ladeluftleitung zwischen dem Drosselorgan und den Zylindern herrschenden Druck und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird.