CH248603A - Verfahren zum Betriebe einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei parallel schaltbaren Abgasturboladern, sowie Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betriebe einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei parallel  schaltbaren Abgasturboladern,     sowie    Einrichtung zur Ausübung dieses     Verfahrens.       Die vorliegende Erfindung bezweckt die  Leistungassteigerung von     Brennkraftmaschi-          nen    mittels Abgasturboladern. Sie dient  hauptsächlich zur Verbesserung der Lade  charakteristik bei Brennkraftmaschinen mit  grossem Drehzahlbereich, und zwar derjeni  gen mit mindestens zwei parallel schaltbaren  Abgasturboladern pro Brennkraftmaschine.  



  Der Ladedruek eines Abgasturboladers  ist von der Drehzahl und den Abgastempera  turen der zugehörigen Brennkraftmaschine  abhängig. Damit ergeben sich für Anlagen  mit     annähernd    gleichbleibenden Maschinen  drehzahlen geradezu .ideale Verhältnisse, in  dem der Lader bei kleiner Last und damit  geringeren Abgastemperaturen wenig     Lade-          druek,    bei grosser Leistung dagegen einen  hohen Ladedruek gibt.  



  Fahrzeugmotoren, insbesondere mit me  chanischer Kraftübertragung, arbeiten aber  mit gleichbleibendem Drehmoment auf dem  ganzen     Drehzahlband.        Dadurch    ergeben     sieh     bei Brennkraftmaschinen mit     Abgasturbo-          ladern    insofern ungünstige Verhältnisse, als  der Ladedruck bei minimaler Drehzahl trotz  konstantem Drehmoment     klein    ist und oft  kaum genügt, das notwendige Ladegewicht  bereitzustellen.

   Auch bei konstanter Motor  drehzahl oder bei einem Verhältnis von Lei  stung zu Drehzahl nach     Propellergesetz    sind  insbesondere im Zweitaktbetrieb Fälle denk  bar, wvo trotz an sich kleiner Motorleistung  ein verhältnismässig hoher Ladedruck eben  falls     erwünscht    ist.    Es sind Mittel bekannt, die Laderdreh  zahl im untern Drehzahlbereich einer     Brenn-          kraftmaschine    beispielsweise durch zusätz  liche Verbrennung in den     Abgasleitungen     zwischen Motor und Lader künstlich zu stei  gern. Dabei besteht a=ber die Gefahr, dass der  Lader zum Pumpen kommt.

   Ferner kann der  Lader so bemessen sein, dass seine Höchst  drehzahl bereits bei Teillast der     Brennkraft-          maschine    erreicht wird, wobei ein Teil der  Abgase mit zunehmender Belastung     abbläst     und somit für die Vorverdiohtung der neuen  Ladung nicht mehr benützt werden kann.  In beiden Fällen schwankt der Laderwir  kungsgrad über dem ganzen Drehzahlbereich  des Motors .erheblich, so dass entweder am  untern oder am obern     Ende    des Drehzahl  bandes nur mit stark     abfallendem    Wirkungs  grad gearbeitet werden kann.  



  Das Verfahren     nach    der Erfindung be  gegnet diesen Schwierigkeiten bei einer       Brennkraaftmaschine    mit     mindestens    zwei  parallel     schaltbaren        Ab.gasturbolaidern    da  durch,     dass        mindestens    ein Lader dauernd in  Betrieb gehalten wird und ein weiterer Lader  erst dann     zugesehaltet    wird, wenn eine ge  wisse Belastung     erreieht    ist,

       während    das       Abschalten    des     hinzugeschalteten        Laders    bei       Unterschreitung    des     Wertes    vorgenommen  wird.  



  Die     ebenfalls.    Gegenstand der Erfindung  bildende     Einrichtung    zur Ausübung dieses  Verfahrens besteht darin, dass von mindestens  zwei parallel auf eine     Brennkraftmasehine         sohaltbaren Abgasturboladern wenigstens  einer gas- und luftseitig durch Absperr  organe von der Brennkraftmaschine getrennt  bezw. mit ihr verbunden werden kann und  Mittel vorgesehen sind, die automatisch in  Abhängigkeit mindestens einer Betriebsgrösse  zu mindestens einem bereits in Betrieb be  findlichen     Lader        noch    einen weiteren Lader  hinzuschalten bezw. wieder abschalten.

   Die  genannten Absperrorgane können so ausge  bildet sein, dass sie in geöffnetem Zustand,  als Drosselorgane wirken, mit denen die Lei  stung der Abgasturbolader aufeinauder ab  gestimmt werden kann.  



  Die Zusohaltung dieser weiteren Lader  kann vorteilhaft vom Ladedruck oder vom  Abgasdruck     abhängig    gemacht     oder    vom  Maschinenregler gesteuert werden. Bei Höhen  anlagen mag unter Umständen auch zweck  mässig der Aussendruck für die Festlegung  des Schaltzeitpunktes herangezogen werden.  Je nach der Breite des Drehzahlbandes wird  ferner eine ungleiche Bemessung der Lader  zweckmässig sein. Durch die vorgeschlagenen  Massnahmen wird erreicht, dass auch mit  Abgasturboladern ein annähernd konstantes  Drehmoment über ein breites Drehzahlband  gefahren werden kan n, wobei die Lader stets  in der Gegend ihres besten Wirkungsgrades  arbeiten.    An Hand der Fig. 1-6 der Zeichnung  werden das Verfahren und die Einrichtung  zur Durchführung des Verfahrens beispiels  weise erläutert.

   Die Fig. 1-3 stellen sche  matisch Brennkraftmaschinen mit zwei par  allel schaltbaren Abgasturboladern in jeweils  verschiedener Anordnung dar.  



  In den Diagrammen 4-6 ist der unge  fähre Verlauf des Ladedruckes über der  Motordrehzahl bezw. Motorleistung aufge  tragen. Die vertikal schraffierte Fläche zeigt  jeweils den durch die Unterteilung auf meh  rere Lader zusätzlich erzielbaren Ladedruck.  



  In Fig. 1 und 2 bedeutet 1 die     Brenn-          kraftmaschine,    2 und 3 sind die     Auspuff-          sammelleitungen,    und 4 ist die Ladeluftleitung.  Lader 5 ist dauernd in     Betrieb,    während    Lader 6 durch die Absperrorgane 7 ausser  Betrieb gesetzt werden kann. Dabei wird die  Ladeluftleitung 4 entweder durch eine Rück  schlagklappe oder ein ebenfalls gesteuertes  Ventil 8 vom Lader 6 abgeschaltet.  



  Fig. 1 zeigt beispielsweise eine     6-Zylin-          dermaschine    mit je einem Lader an den bei  den Maschinenenden. In Fig. 2 befinden sieh  beide Lader auf derselben Stirnseite der  Brennkraftmaschine. Dadurch kann die Stoss  energie der Abgase besser genützt werden,  indem der Gasstrom nicht in zwei entgegen  gesetzten Richtungen aufgespalten wird.  



  Fig. 3 zeigt zwei vertikale Lader 5, 6 an  einem Fahrzeugmotor 1. Lader 5 ist wie  derum ständig zugesehaltet, während Lader  6 nur bei höheren Motordrehzahlen in Betrieb  kommt. Im Gegensatz zu den Beispielen  Fig. 1 und 2 ist hier nur eine     Abgassammel-          leitung    10, vorgesehen. Die Luftleitung 4  wird vom Lader 6 durch eine Rückschlag  klappe 8 abgeschaltet. Das Schaltorgan 9 ist  im Prinzip gleich gebaut wie die Auspuff  bremse 11 und kann bei ausgeschalteter  Brennstoffzufuhr ebenfalls zur Motorbrem  sung herangezogen werden.  



  Fig. 4 ist für eine Ausführung mit zwei       gleich    grossen     Ladern        :charakteristisch.    Bis  zur Linie a steht nur ein Lader in Betrieb.  Bei     a    wird die zweite Gruppe zugeschaltet.  Die Linien A und     B    zeigen den ungefähren  Verlauf :des Ladedruckes, wenn nur ein ein  ziger,     für,die    gesamte Abgas- und     Luftmenge     gebauter Lader vorhanden wäre.  



       Fig.    5 bezieht     ;sich    auf eine Anlage mit  drei     gsleich    grossen Ladern. Bei     a    kommt der  zweite, bei b der dritte Lader in     Betrieb.     



       Fig.    (6     zeigt    den ungefähren. Verlauf     deü          Ladedruckes    für     eine    Ausführung mit zwei       versühieden        grossen        Ladern,    wobei die grö  ssere Gruppe :dauernd in Betrieb steht. Die       Horizontale    c entspricht ungefähr :dem anzu  strebenden     Ladedruck.    Mindestens über den       Drehzai@lbereich    d kann das Drehmoment  mit     Hilfe    des     erfindungsgemässen    Verfahrens  annähernd konstant gehalten werden:.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Betriebe einer Brenn- kraftmaschine mit mindestem zwei par allel schaltbaren Abgasturboladern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lader dauernd in Betrieb gehalten wird und ein weiterer Lader erst zugeschaltet wird, wenn eine gewisse Belastung erreicht ist, während das Abschalten des hinzugesehalteten Laders bei Unterschreitung des Wertes vorgenom men wird. Il.

   Einrichtung zur Ausübung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass von mindestens zwei par allel auf eine Brennkraftmaschine Gehalt baren Abgasturboladern wenigstens einer gas- und luftseitig durch Absperrorgane von der Brennkraftmaschine getrennt bezw. mit ihr verbunden werden kann und Mittel vor gesehen sind, die automatisch in Abhängig keit mindestens einer Betriebsgrösse zu min destens einem bereits in Betrieb befindlichen Lader noch einen weiteren Lader hinzuschal ten bezw. wieder abschalten. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Lader un gleich gross sind. 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens, eines der Absperrorgane vom Ladedruck ge steuert ist. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Absperrorgane vom Regler der Brennkraftmaschine gesteuert ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Absperrorgane vom Abgasdruck gesteuert ist. 5. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass das Absperrorgan auch vom Aussen druck gesteuert ist. 6. Einrichtung nasch Patentanspruch II und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass das Absperrorgan auch vom Aussen druck gesteuert ist. 7. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass das Absperrorgan auch vom Aussen druck gesteuert ist. B.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das luftseitige Absperrorgan als Rückschlagorgan ausgebil det ist. .9. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperr organe in geöffnetem Zustand als. Drossel- or;ane wirken, mit denen die Leistung der Abgasturbolader aufeinander abgestimmt werden kann.

   10. Eirorichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da-ss mindestens eines der abgas.seitgen Absperrorgane so aus gebildet ist, dass es bleichzeitig als Auspuff bremse wirken kann.