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DE3504465C1 - Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors

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Publication number
DE3504465C1
DE3504465C1 DE3504465A DE3504465A DE3504465C1 DE 3504465 C1 DE3504465 C1 DE 3504465C1 DE 3504465 A DE3504465 A DE 3504465A DE 3504465 A DE3504465 A DE 3504465A DE 3504465 C1 DE3504465 C1 DE 3504465C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
compressor
blades
compressed air
compressor wheel
blading
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.)
Expired
Application number
DE3504465A
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Bandel
Hanns-Günther Dipl.-Ing. Dr. 8902 Steppach Bozung
Hans 8904 Friedberg Mendle
Joachim Dipl.-Ing. Dr. 8902 Neusäß Schröder
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.)
MAN B&W Diesel GmbH
Original Assignee
MAN B&W Diesel GmbH
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 MAN B&W Diesel GmbH filed Critical MAN B&W Diesel GmbH
Priority to DE3504465A priority Critical patent/DE3504465C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3504465C1 publication Critical patent/DE3504465C1/de
Priority to US06/826,560 priority patent/US4689960A/en
Priority to GB08603067A priority patent/GB2170866B/en
Priority to JP61026063A priority patent/JPH0713466B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/26Starting; Ignition
    • F02C7/268Starting drives for the rotor, acting directly on the rotor of the gas turbine to be started
    • F02C7/27Fluid drives
    • 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
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2200/00Mathematical features
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    • F05D2200/31Mathematical features miscellaneous odd
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Description

und durch die Außenseite 20 des Teils 17 des Verdichtergehäuses begrenzt. Im Fall des in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispieles ist ein anderer Aufbau des Verdichtergehäuses gegeben.
Generell, daß heißt unabhängig vom jeweiligen Aufbau des Verdichtergehäuses 6 zweigen vom Druckluftsammeiraum 15 mehrere Düsenkanäle 21 ab, durch die Druckluft in das Verdichtergehäuse 6 gezielt auf das Verdichterrad 7 gerichtet einspeisbar ist.
Erfindungsgemäß ist am Verdichterrad 7 außer der aus den Verdichterschaufeln 22 bestehenden Normalbeschaufelung eine Zusatzbeschaufelung mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Hilfsantriebsschaufeln 23 vorgesehen; außerdem sind die Achsen der Düsenkanäle 21 unter einem die Druckluftstrahlwirkung optimierenden Winkel auf die Hilfsantriebsschaufeln 23 der Zusatzbeschaufelung gerichtet.
Die Hilfsantriebsschaufeln 23 der Zusatzbeschaufelung können am Verdichterrad entweder auf der die Normalbeschaufelung aufweisenden Vorderseite des Verdichterrades — wie in F i g. 2 und 3 gezeigt-angeordnet sein. Dabei können je eine Hilfsantriebsschaufel 23, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 mittig zwischen zwei Verdichterschaufeln 22 der Normalbeschaufelung angeordnet sein. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 gezeigt, können alternativ hierzu jedoch auch zwei oder mehrere Hilfsantriebsschaufeln 23 gleichmäßig verteilt im Winkelbereich zwischen jeweils zweibenachbarten Verdichterschaufeln 22 der Normalbeschaufelung angeordnet sein. Im Fall des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 4 mit der auf der Rückseite 24 des Verdichterrades 7 angeordneten Zusatzbeschaufelung kann die Anzahl von deren Hilfsantriebsschaufeln 23 der Anzahl der auf der Vorderseite des Verdichterrades 7 angeordneten Verdichterschaufeln 22 entsprechen. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, d. h. die Anzahl der an der Rückseite 24 des Verdichterrades 7 angeordneten Hilfsantriebsschaufeln 23 kann auch ungleich, d. h. sowohl größer als auch kleiner als die Anzahl der an der Vorderseite des Verdichterrades 7 angeordneten Verdichterschaufeln 22 sein.
Die Hilfsantriebsschaufeln 23 sind im Falle ihrer Anordnung an der Vorderseite des Verdichterrades, also zwischen den dort angeordneten Verdichterschaufeln 22 am äußersten Rand des Verdichterrades 7, so wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt, angeordnet. Im Fall des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 4 mit den an der Rückseite 24 des Verdichterrades 7 angeordneten Hilfsantriebsschaufeln 23 können diese ebenfalls, wie in F i g. 4 gezeigt, am äußersten Rand des Verdichterrades 7 oder auch etwas radial einwärts zur Laufradachse hingerückt angeordnet sein. Generell sind die Hilfsantriebsschaufeln 23 wesentlich kürzer als die Verdichterschaufeln 22. Die Hilfsantriebsschaufeln 23 können, wie beispielsweise im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 gezeigt eben sein und sich in radialer Richtung erstrecken. Die Hilfsantriebsschaufeln 23 können alternativ hierzu jedoch auch, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3, gekrümmt und insbesondere nach Art von sogenannten rückwärtsgekrümmten Schaufeln ausgebildet sein.
Was die Anzahl der Düsenkanäle 21 anbelangt so ist hierzu zu bemerken, daß in jedem Fall mehr als zwei Düsenkanäle 21 zweckmäßig sind; es hat sich in der Praxis eine ungerade Anzahl von beispielsweise 5, 7 Verdichterrades 7 parallelen Ebene und in dieser Ebene so schräg auf die Hilfsantriebsschaufeln 23 gerichtet, daß der aus dem jeweiligen Düsenkanal 21 austretende Druckluftstrahl unter einem zur Verdichterradebene spitzen Winkel oc von etwa 15—25° (siehe F i g. 7, 11) auf die vorbetriebswirksame Fläche einer Hilfsantriebsantriebsschaufel 23 auftrifft. Alternativ hierzu kann die Achse jedes Düsenkanals 21 jedoch auch in einer zur Achse des Laufrades 7 nicht parallelen und so geeigneten Ebene liegen, daß die aus ihnen austretenden Druckluftstrahlen so schräg auf die vortriebswirksame Arbeitsfläche einer Hilfsantriebsschaufel 23 auftreffen, daß die Druckluft bevorzugt zum Verdichterradumfang hin abströmen kann.
Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 4 und 5 bis 7 sowie 12 sind die Düsenkanäle 21 durch schräge Bohrungen realisiert. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4, bei dem die Hilfsantriebsschaufeln 23 der Zusatzbeschaufelung an der Rückseite 24 des Verdichterrades 7 angeordnet sind, sind die durch Schrägbohrungen gebildeten Düsenkanäle in einem separaten Wandteil 25 des Verdichtergehäuses 6 ausgebildet. Dieses Wandteil 25 besitzt an seiner Außenseite 26, die den Druckluftsammeiraum 15 begrenzt, im Bereich jedes Düsenkanales 21 eine Erhebung 27 mit einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des jeweiligen Düsenkanales 21 stehenden ebenen Fläche 28. Hierdurch ist ein sicheres Ansetzen eines Bohrwerkzeuges und eine exakte Ausführung der einen Düsenkanal 21 bildenden Durchgangsbohrung gewährleistet. Die während des Betriebes im Druckluftsammeiraum 15 anstehende Druckluft gelangt dabei durch die Düsenkanäle 21 in einen Raum 29, in dem sich die Hilfsantriebsschaufeln 23 der Zusatzbeschaufelung befinden; dieser ringförmige Raum 29 ist radial einwärts durch eine Labyrinthdichtung 30 abgedichtet. Die Druckluft kann aus dem ringförmigen Raum 29 über einen Ringspalt 31 zwischen dem Verdichterradumfang und einer Begrenzungsfläche am Wandteil 25 in den Innenraum des Verdichtergehäuses abströmen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 bis 7 sind die die Düsenkanäle 21 bildenden Bohrungen im Teil 17 des Verdichtergehäuses 6 ausgebildet und durchdringen dabei das flanschartige innere Ende 32 desselben. Das Teil 16 ist ein Gußteil, an dem im Drucklufteintrittsbereich vor jedem Düsenkanal 21 ein Auge 33 mit einer senkrecht zur Achse des Düsenkanales 21 stehenden ebenen Fläche 34 unmittelbar an das Ende 32 angeformt ist. Die ebene Fläche 34 ermöglicht auch hier ein sicheres Ansetzen eines Bohrwerkzeuges und eine exakte Ausführung der die Düsenkanäle 21 bildenden Bohrungen. Gleiche Verhältnisse sind auch beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 12 am Teil 17 des Verdichtergehäuses gegeben. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 bis 7 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 12 am Teil 16 des Verdichtergehäuses im Anschluß an die Druckluftzuleitung intern ein Kanal 35 ausgebildet, der so gekrümmt ist, daß die in den ringförmigen Druckluftsammeiraum 15 einströmende Luft in tangentialer Richtung um das Teil 17 eingeleitet und hierdurch die bereits im Druckluftsammeiraum 15 befindliche Luft in Rotation versetzt wird. Der im Druckluftsammeiraum 15 befindlichen Druckluft wird also eine Richtungskomponente in Richtung
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oder 9 gleichmäßig auf einem Teilkreis verteilt angeord- 65 der Eintrittsöffnungen der Düsenkanäle 21 aufgeprägt, neten Düsenkanälen 21 als sehr vorteilhaft erwiesen. Die Bewegung und der Richtungsverlauf der Druckluft Wie in allen Ausführungsbeispielen gezeigt liegt die sind in F ig. 12 durch Pfeile 36 angegeben.
Achse jedes Düsenkanales 21 in einer zur Achse des Beim in den F i g. 8 bis 11 dargestellten Ausführungs-
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beispiel sind die Düsenkanäle nicht durch Bohrungen, sondern durch Quernuten realisiert, die in das flanschartige innere Ende 37 des hier etwas anders gestalteten Teiles 17 des Verdichtergehäuses 6 eingearbeitet sind. Das innere Ende 37 des Teiles 17 besitzt eine kreiszylindrische Außenfläche 38, mit der es in Einbaulage in einer entsprechend angepaßten zylindrischen Durchgangsbohrung 39 des Teiles 16 des Verdichtergehäuses 6 zentriert ist. Die Wand der Bohrung 39 deckt in Einbaulage dann auch die die Düsenkanäle 21 bildenden Nuten ab. to Diese in den F i g. 8 bis 11 mit 40 angezogenen Nuten sind dabei so in das flanschartige innere Ende 37 des Teiles 17 des Verdichtergehäuses 6 eingearbeitet,, daß sie sich in Druckluftdurchflußrichtung keilförmig verengen, so daß eine Düsenwirkung erzielbar ist. .
In die Druckluftzuleitung 14 ist ein an eine Steuereinrichtung 42 angeschlossenes Absperrventil 41 eingeschaltet durch das gesteuert durch die Steuereinrichtung die Druckluftzuleitung absperrbar oder freigebbar ist.
Nachstehend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Lösung kurz beschrieben. In Betriebszuständen, in denen vom Verbrennungsmotor kein oder zu wenig Abgas an die Abgasturbine 5 des Abgasturboladers 1 geliefert wird, also beim Start, wenn der Abgasturbolader in Betrieb gesetzt werden soll, oder wenn die Brennkraftmaschine rasch beschleunigt werden und hierzu der Abgasturbolader auf eine höhere als bisher gegebene Drehzahl gebracht werden soll, wird an die Steuereinrichtung 42 über eine Steuerleitung 43 ein Befehl für das Öffnen des Absperrventil 4t gegeben, so daß dann Druckluft aus dem Druckluftbehälter 13 in den Druckluftsammelraum 15 im Turbinengehäuse 6 und von dort über die Düsenkanäle 21 ins Innere des Verdichtergehäuses gezielt auf den Bereich der Zusatzbeschaufelung gerichtet einspeisbar ist. Die aus den Düsenkanälen 21 austretenden Druckluftstrahlen bewirken eine äußerst rasche Beschleunigung des Abgasturboladers, so daß sehr schnell der gewünschte Ladeluftversorgungszustand für die angeschlossene Brennkraftmaschine erreichbar ist. Außerdem wird durch die in das Innere des Verdichtergehäuses eingespeiste Druckluft der das Verdichtergehäuse durchströmende Luftmassenstrom erhöht. Durch das Vorsehen der Zusatzbeschaufelung sind die Abstände der Flächen, an denen die Druckluftstrahlen wirksam werden können erheblich verkleinert, so daß deren Energieinhalt nahezu vollständig in Bewegungsenergie für das Verdichterrad umgesetzt werden kann. Nach Erreichen des gewünschten Ladeluftliefergrades wird über die Steuerleitung 43 an die Steuereinrichtung 42 wieder ein Befehl zum Schließen des Absperrventil 41 und damit zum Abschalten der Druckluftversorgung des Abgasturboladers 1 gegeben.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
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- Leerseite -

Claims (20)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader, der auf einer gemeinsamen Welle ein Turbinenrad als Teil einer Abgasturbine und ein in einem Verdichtergehäuse laufendes Verdichterrad als Teil eines Ladeluftverdichters aufweist, und dem Mittel zur Einspeisung von Fremdenergie bei Abgasmangel für Start und Beschleunigung zugeordnet sind, bestehend aus einer Druckluftquelle, einer absperr- und freigebbaren Druckluftzuleitung von letzterer zu einem im Verdichtergehäuse ausgebildeten Druckluftsammelraum, von dem mehrere Düsenkanäle abzweigen, durch die Druckluft in das Innere des Verdichtergehäuses gezielt auf das Verdichterrad gerichtet einspeisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Verdichterrad (7) außer der Normalbeschaufelung (22) eine Zusatzbeschaufelung mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Hilfsantriebsschaufeln (23) vorgesehen ist, und daß die Achsen der Düsenkanäle (21) unter einem die Druckluftstrahlwirkung optimierenden Winkel auf den Bereich der Zusatzbeschaufelung gerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung am Verdichterrad (7) auf der auch die Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung aufweisenden Vorderseite angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Hilfsantriebsschaufel (23) der Zusatzbeschaufelung mittig zwischen zwei Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung des Verdichterrades (7) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung gleichmäßig verteilt im Winkelbereich zwischen jeweils zwei benachbarten Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung des Verdichterrades (7) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung an der Rückseite (24) des Verdichterrades (7), die Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung dagegen an der Vorderseite des Verdichterrades (7) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf der Rückseite (24) des Verdichterrades (7) angeordneten Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung der Anzahl der auf der Vorderseite des Verdichterrades (7) angeordneten Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung entspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf der Rückseite (24) des Verdichterrades (7) angeordneten Hilfsantriebsschaufeln (23) ungleich der Anzahl der Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung des Verdichterrades (7) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf der Rückseite (24) des Verdichterrades (7) angeordneten Hilfsantriebsschaufeln (23) größer als die Anzahl der Verdichterschaufeln (22) der an der Vorderseite des Verdichterrades (7) angeordneten Normalbeschaufelung ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf der Rückseite (24) des Verdichterrades angeordneten Hilfsantriebsschaufeln kleiner als die Anzahl der Verdichter-Schaufeln (22) der auf der Vorderseite des Verdichterrades(7) angeordneten Normalbeschaulelung ist.
10. Vorrichtung nach den Anprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung wesentlich kürzer sind als die Verdichterschaufeln (22) der Normalbeschaufelung des Verdichterrades (7).
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanlriebsschaufeln (23) am äußeren Rand des Verdichterrades (7) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die HilFsantriebsschaufeln (23) vom Umfangsrand etwas radial einwärts gerückt am Verdichterrad (7) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung eben sind und sich in radialer Richtung erstrecken.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung gekrümmt ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung nach Art von sogenannten rückwärtsgekrümmten Schaufel ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Düsenkanäle (21), insbesondere in einer ungeraden Anzahl von beispielsweise 5, 7 oder 9 Stück gleichmäßig am Umfang des Verdichterrades (7) verteilt angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse jedes Düsenkanales (21) in einer parallel zur Achse des Verdichterrades (7) verlaufenden Ebene liegt und in dieser Ebene so schräg auf die Hilfsantriebsschaufeln (23) der Zusatzbeschaufelung gerichtet sind, daß die Druckluftstrahlen etwa unter einem zur Verdichterradebene spitzen Winkel χ von etwa 15—25° auf die vorbetriebswirksame Arbeitsfläche einer Hilfsantriebsschaufel (23) auftreffen.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse eines Düsenkanales (21) in einer zur Achse des Verdichterrades (7) nicht parallelen Ebene liegt, die so geneigt ist, daß die Druckluftstrahlen von schräg unter her an die Hilfsantriebsschaufeln (23) auftreffen und die auftreffende Druckluft bevorzugt zum Verdichterradumfang hin abströmen kann.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkanäle (21) durch Bohrungen realisiert sind, die eine Wand (32) des Verdichtergehäuses im Bereich vor der Zusatzbeschaufelung durchdringen, und daß an der Wand (32) im drucklufteintrittsseitigen Bereich jeder Bohrung eine Erhebung (33) mit einer im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Bohrung verlaufenden, ein sicheres Ansetzen eines Bohrwerkzeuges sowie eine exakte Ausführung der Bohrung gewährleistenden Fläche (34) vorhanden ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkanäle (21)
durch schräge Nuten (40) realisiert sind, die an der Trennstelle eines zweiteiligen Verdichtergehäuses (6) vor der Zusatzbeschaufelung gegeben sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors mit Merkmalen, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 15 03 581 bekannt. Um einen von den Motorabgasen, insbesondere bei Abgasmangel unabhängigen Antrieb des Abgasturboladers beim Start und für eine rasche Beschleunigung desselben zu erhalten und um ein günstiges Be- ts schleunigungsverhalten des Verbrennungsmotors zu bekommen, wird dabei von außerhalb bereitgestellte Druckluft in das Verdichtergehäuse des Abgasturbolader über mehrere Düsenkanäle eingeblasen. Die Düsenkanäle zweigen dabei von einem innerhalb des Verdichtergehäuses ausgebildeten Druckluftsammeiraum ab und sind dabei so schräg im Bezug auf die Beschaufelung des Verdichterrades angeordnet, daß die Druekluftstrahlen schräg in Drehrichtung des Verdichterrades auf die äußeren Endbereiche von dessen Schaufeln gerichtet sind. Die Druckluftstrahlen erzeugen ein die Drehzahl des Verdichterrades erhöhendes Drehmoment. Aufgrund der gegebenen Fächerung des Verdichterrades ist aber der Abstand der Laufschaufeln untereinander am äußeren Rand des Verdichterrades zwangsläufig relativ groß, so daß ein Teil der Energie der Druckluftstrahlen praktisch wirkungslos verpufft. Dem Wirkungsgrad der bekannten Drucklufteinspeisevorrichtung waren mithin durch die Geometrie des Verdichterrades Grenzen gesetzt.
Es ist demgegenüber daher Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen und die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahin gehend auszubilden, daß die Wirkung der in das Verdichtergehäuse eingespeisten und auf das Verdichterrad gerichteten Druckluftstrahlen erheblich verbesserbar ist.
Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Verdichterrad außer der Normalbeschaufelung eine Zusatzbeschaufelung mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Hilfsantriebsschaufeln vorgesehen ist, und daß die Achsen der Düsenkanäle unter einem die Druckluftstrahlwirkung optimierenden Winkel auf die Zusatzbeschaufelung gerichtet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird im Vergleich zur bekannten Vorrichtung erreicht, daß die in das Verdichtergehäuse eingeleitete Druckluft am Verdichterrad wesentlich effektiver wirksam werden kann, so daß letztendlich ein rascheres Beschleunigen des Verdichterrades und damit eine wesentlich raschere Bereitstellung einer höheren Ladeluftmenge mit höherem Ladeluftdruck am Verbrennungsmotor und somit letztendlich eine äußerst rasche Beschleunigung des letzteren erzielbar ist.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Beispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 schematisiert einen Querschnitt durch einen Abgasturbolader und Teile der Druckluftversorgung,
F i g. 2 eine teilweise Vorderansicht des Verdichterrades eines Abgasturboladers mit einer Ausführungsform einer Zusatzbeschaufelung,
F i g. 3 eine Vorderansicht des Verdichterrades eines Abgasturboladers mit einer anderen Ausführungsform einer Zusatzbeschaufelung,
F i g. 4 einen teilweisen Querschnitt durch den Verdichter eines Abgasturboladers mit einem Verdichterrad mit einer weiteren Ausführungsform einer Zusatzbeschaufelung,
F i g. 5 einen vergrößerten Teilausschnitt des in F i g. 1 dargestellten Abgasturboladers,
F i g. 6 in Seitenansicht die zuströmseitige Innenwand des in F i g. 5 dargestellten Verdichtergehäuses,
F i g. 7 im Schnitt eine vergrößerte Darstellung eines der in der zulaufseitigen Verdichterinnenwand gemäß F i g. 5 und 6 vorhandenen Düsenkanäle,
F i g. 8 teilweise im Schnitt dargestellt einen Verdichter mit einem gegenüber jenem in F i g. 5 dargestellten etwas abgewandelten Verdichtergehäuse,
F i g. 9 eine Seitenansicht der zulaufseitigen Verdichterinnenwand des in F i g. 8 dargestellten Verdichters,
F i g. 10 einen Teil eines Schnittes durch die Darstellung von F i g. 9 entlang der Schnittlinie X-X,
F i g. 11 ein Teil eines Schnittes durch den Verdichter von F i g. 8 entlang der dortigen Schnittlinie XI-XI,
F i g. 12 teilweise im Schnitt ein weiteres Verdichtergehäuse.
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In F i g. 1 ist schematisch in Gesamtanordnung eine Vorrichtung zum Aufladen eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors gezeigt. Diese Aufladevorrichtung besteht aus einem Abgasturbolader 1, der auf einer gemeinsamen Welle 2 ein in einem Turbinengehäuse 3 laufendes Turbinenrad 4 als Teile einer Abgasturbine 5 und ein in einem Verdichtergehäuse 6 laufendes Verdichterrad 7 als Teil eines Ladeluftverdichters 8 aufweist. Dem Ladeluftverdichter 8 ist frontseitig ein Luftfilter 9 mit Schalldämpfer vorgeschaltet. An den Ausgang des Verdichtergehäuses 6 ist eine mit den Einlaßkanälen der Brennkraftmaschine in Verbindung stehende Ladeluftsammelleitung angeschlossen, während am Einlaufstutzen 10 der Abgasturbine 5 eine Abgassammelleitung angeschlossen ist, in die die Abgaskanäle der Brennkraftmaschine einmünden. Mit 11 ist der Auslaß der Abgasturbine 5 bezeichnet. Dem Abgasturbolader 1 sind Mittel zur Einspeisung von Fremdenergie bei Abgasmangel für Start und Beschleunigung zugeordnet. Im Einzelnen ist hierbei eine Druckluftquelle vorgesehen, bestehend beispielsweise aus einem von einem Kompressor 12 ladbaren Druckluftbehälter 13. Letzterer liefert Druckluft über eine Druckluftzuleitung 14 in einen im Verdichtergehäuse 6 ausgebildeten Druckluftsammeiraum 15. Dieser Druckluftsammeiraum 15 ist durch eine hier zweiteilige Ausbildung des Verdichtergehäuses 6 realisiert, wobei das auslaßseitige Teil 16 die Verdichterspirale sowie den nicht dargestellten Anschluß für die Ladeluftsammelleitung umfaßt, während der koaxial hierzu angeordnete Teil 17 den Einlauftrichter des Verdichtergehäuses 6 bildet. Beide Teile 16 und 17 des Verdichtergehäuses 6 sind koaxial zueinander angeordnet und in dieser Lage durch konstruktive Formschlußmaßnahmen gesichert und im Bereich von Anlageflächen 18 miteinander verschraubt. Details dieser Zweiteilung des Verdichtergehäuses 6 sind aus den F i g. 5 bis 7 für das eine Ausführungsbeispiel und in den F i g. 8 bis 11 für das andere Ausführungsbeispiel ersichtlich. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist also der Druckluftsammeiraum 15 durch die Außenseite 19 des Teils 16
DE3504465A 1985-02-09 1985-02-09 Vorrichtung zum Aufladen eines Verbrennungsmotors Expired DE3504465C1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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