DE1273264B

DE1273264B - Device for controlling a safety valve for a turbocharger

Info

Publication number: DE1273264B
Application number: DEG31297A
Authority: DE
Inventors: Alexander Nmi Silver
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1960-01-04
Filing date: 1961-01-03
Publication date: 1968-07-18

Description

Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitsventils für einen Turbolader Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Sicherheitsventils in der Umgehungsleitung für den Antrieb eines Turboladers einer Brennkraftmaschine, mit einer auf das Verhältnis des Auslaßdrucks zum Einlaßdruck am Lader ansprechenden Regelvorrichtung.Device for controlling a safety valve for a turbocharger The invention relates to a device for controlling a safety valve in the bypass line for driving a turbocharger of an internal combustion engine, with one responsive to the ratio of the outlet pressure to the inlet pressure at the supercharger Control device.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist die Verwendung der Einlaß- bzw. Auslaßdrücke des Turboladers zur Betätigung des in der Umgehungsleitung liegenden Sicherheitsventils. Eine Vorrichtung, bei der diese Drücke unmittelbar auf das Sicherheitsventil einwirken, ist bisher nicht bekanntgeworden. Dabei spielt es eine Rolle, daß die hier in Betracht kommenden Drücke eine sehr niedrige Größenordnung aufweisen, besonders wenn man sie mit den hydraulischen Drücken vergleicht, die bei ähnlicher Gelegenheit verwendet worden sind.The idea on which the invention is based is the use of the Inlet and outlet pressures, respectively, of the turbocharger for actuating the in the bypass line lying safety valve. A device in which these pressures are immediate act on the safety valve has not yet become known. It plays it matters that the pressures under consideration here are of a very low order of magnitude especially when compared to the hydraulic pressures that have been used on a similar occasion.

Wichtig ist fernerhin, daß eine sehr hohe Betriebssicherheit beim Schließen des Sicherheitsventils gewährleistet sein muß.It is also important that a very high level of operational reliability Closing of the safety valve must be guaranteed.

Aus der österreichischen Patentschrift 223 706 ist eine Steuerung für das Sicherheitsventil der Umgehungsleitung einer Abgasturbine bekannt, die dafür Sorge tragen soll, daß die Zylinder der Brennkraftmaschine ihre Abgase möglichst weitgehend ausstoßen können und dabei tunlichst vom Strömungswiderstand entlastet werden, den die Abgasturbine in ihrem Betrieb erzeugt. Zu diesem Zweck wird das Sicherheitsventil bei jedem Auslaßtakt in der Nähe des darauffolgenden Totpunktes des betreffenden Kolbens kurzzeitig betätigt. Es sei hier gleich hervorgehoben, daß von einer im wesentlichen konstanten Einstellung auf die im jeweiligen Betriebszustand vorliegenden Verhältnisse bei dieser bekannten Vorrichtung keine Rede sein kann.From the Austrian patent specification 223 706 a control for the safety valve of the bypass line of an exhaust gas turbine is known, which is intended to ensure that the cylinders of the internal combustion engine can expel their exhaust gases as much as possible and are relieved of the flow resistance that the exhaust gas turbine generates during operation . For this purpose, the safety valve is actuated briefly at each exhaust stroke in the vicinity of the following dead center of the piston in question. It should be emphasized here immediately that there can be no question of an essentially constant setting to the conditions prevailing in the respective operating state in this known device.

Die Steuerung des Ventils wird bei dieser bekannten Vorrichtung in Abhängigkeit vom Lieferdruck des Turboladers bewirkt. Wesentlich ist aber, daß es bei dieser bekannten Vorrichtung auf die dynamischen Wirkungen ankommt.The control of the valve is in this known device in Caused depending on the delivery pressure of the turbocharger. But it is essential that it in this known device depends on the dynamic effects.

Aus der USA.-Patentschrift 2 374 708 ist des weiteren eine Steuervorrichtung für Turbolader bekannt; doch ist bei der dort beschriebenen Anlage eine Umgehungsleitung mit einem darin angeordneten Sicherheitsventil nicht vorgesehen. Hier mündet die Abgasleitung in das Düsengehäuse der Turbine, an das auch eine Leitung mit einer Drosselklappe zwecks Regelung der Turbine angeschlossen ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird von den Abgasen keine ein Ventil öffnende Kraft hervorgerufen; die erwähnte Drosselklappe kann vom Druck der Abgase weder in ihre Offen- noch in ihre Schließstellung gebracht werden.US Pat. No. 2,374,708 also discloses a control device known for turbochargers; but there is a bypass line in the system described there with a safety valve arranged therein is not provided. This is where the Exhaust pipe in the nozzle housing of the turbine, to which also a pipe with a Throttle valve is connected to regulate the turbine. With this well-known Device, no valve-opening force is produced by the exhaust gases; the throttle valve mentioned can neither open nor in from the pressure of the exhaust gases their closed position are brought.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen (vgl. das ältere deutsche Patent 1203 537), bei einer Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine mit einer Umgehungsleitung, durch welche die Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und die ein Umgehungsventil enthält, dieses mit einer unter Druck stehenden Arbeitsflüssigkeit derart zu betätigen, daß sich beim Anwachsen des Druckes in der Arbeitsflüssigkeit das Ventil schließt, 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; dabei ist der erste Kammerabschnitt mit dem Verdichterauslaß, der dritte Kammerabschnitt mit dem Verdichtereinlaß und der zweite Kammerabschnitt mit dem dritten Kammerabschnitt über eine Drosselöffnung verbunden, und die Membranen sind mit dem Steuerventil derart gekuppelt, daß eine zum dritten Kammerabschnitt hin gerichtete Bewegung der Membranen das Steuerventil öffnet und den Druck der Arbeitsflüssigkeit verringert, so daß das Umgehungsventil geöffnet wird.It has also already been proposed (cf. the earlier German patent 1203 537), in a control device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine with a bypass line through which the exhaust gases can bypass the turbine and which contains a bypass valve, this with a pressurized one To operate working fluid in such a way that when the pressure in the working fluid increases, the valve closes, the pressure of the working fluid being controlled by a control valve depending on the pressure of the compressor by means of a device in which the compressor pressure acts on membranes which form a chamber in divide three sections, two of which are connected to one another via a throttle device; The first chamber section is connected to the compressor outlet, the third chamber section to the compressor inlet and the second chamber section to the third chamber section via a throttle opening, and the diaphragms are coupled to the control valve in such a way that a movement of the diaphragms directed towards the third chamber section activates the control valve opens and reduces the pressure of the working fluid so that the bypass valve is opened.

Es wurde oben bereits erwähnt, daß eine solche hydraulische Arbeitsflüssigkeit verschiedene bei solchen Steuerungen auftretende Probleme sehr wesentlich erleichtert, insbesondere wenn es sich um eine Maschinenanlage handelt, die in sehr verschiedenen barometrischen Höhen arbeiten soll. Dies ist in dem genannten älteren Patent in den ersten drei Absätzen der Beschreibungseinleitung gesagt, und auch bei der vorliegenden Erfindung ist an gleichartige Verhältnisse gedacht.It has already been mentioned above that such a hydraulic working fluid different in such Controllers encountered a lot of problems much easier, especially if it is a machine system, which is supposed to work at very different barometric altitudes. This is in the said older patent said in the first three paragraphs of the introductory description, and Similar relationships are also intended for the present invention.

Nach der Erfindung soll die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß die Regelvorrichtung einen über eine Drosselöffnung mit dem Laderauslaß verbundenen Raum mit einem Entlüftungsventil aufweist, welches den Luftauslaß aus dem Raum in Abhängigkeit von dem genannten Laderdruckverhältnis steuert, daß der Raum von einer ersten Steuermembran begrenzt ist, welche mit dem Sicherheitsventil so verbunden ist, daß sie bei Ansteigen des Drucks in dem Raum das Sicherheitsventil zu schließen bestrebt ist, und daß das Sicherheitsventil in seiner öffnungsrichtung durch zwei Kräfte vorgespannt ist, von denen die eine dem Einlaßdruck vor der Turbine und die andere dem Laderauslaßdruck proportional ist.According to the invention, the device should be designed so that the Control device connected to the charger outlet via a throttle opening Has room with a vent valve, which the air outlet from the room in Depending on the said supercharger pressure ratio controls that the space of one first control diaphragm is limited, which is connected to the safety valve is that they close the safety valve when the pressure in the room increases strives, and that the safety valve in its opening direction by two Forces is biased, one of which is the inlet pressure upstream of the turbine and the other is proportional to the supercharger outlet pressure.

Zweckmäßig ist es ferner, die Vorrichtung nach der Erfindung so auszubilden, daß die in öffnungsrichtung auf das Sicherheitsventil einwirkende, dem Laderauslaßdruck proportionale Kraft mittels einer, vom Laderauslaßdruck beaufschlagten zweiten Steuermembran erzeugt wird, deren wirksame Fläche kleiner ist als die der ersten Steuermembran, die unter der Wirkung des Laderauslaßdrucks das Sicherheitsventil zu schließen sucht.It is also expedient to design the device according to the invention in such a way that that the loader outlet pressure acting in the opening direction on the safety valve proportional force by means of a second control diaphragm acted upon by the supercharger outlet pressure is generated whose effective area is smaller than that of the first control diaphragm, which tries to close the safety valve under the action of the supercharger outlet pressure.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung werden demzufolge verschiedene Schließkräfte und verschiedene Öffnungskräfte am Sicherheitsventil in der Umgehungsleitung wirksam. In Schließrichtung wirken dabei folgende Kräfte: 1. die Kraft einer Feder, 2. der Steuerdruck, der auf die große Oberfläche der ersten Steuermembran einwirkt und vom , Verdichterauslaßdruck beeinflußt wird, der über eine Drosselöffnung wirksam wird, sowie von der Wirkung des Entlüftungsventils abhängt, 3. der atmosphärische Druck, der auf die kleine Fläche einer zweiten Steuermembran einwirkt. , Demgegenüber setzen sich die Öffnungskräfte des Sicherheitsventils wie folgt zusammen: 1. Der Turbinen-Einlaßdruck, der sich auf die Oberfläche des Sicherheitsventils auswirkt, 2. der Verdichterauslaßdruck, der auf der kleinen Fläche der zweiten Steuermembran wirksam ist, 3. der atmosphärische Druck, der die große Fläche der ersten Steuermembran beaufschlagt.In a device according to the invention, different Closing forces and various opening forces on the safety valve in the bypass line effective. The following forces act in the closing direction: 1. the force of a spring, 2. the control pressure that acts on the large surface of the first control diaphragm and is influenced by the compressor outlet pressure which is effective via a throttle opening as well as depends on the action of the vent valve, 3. the atmospheric Pressure acting on the small area of a second control diaphragm. , In contrast the opening forces of the safety valve are composed as follows: 1. The Turbine inlet pressure, which affects the surface of the safety valve, 2. The compressor discharge pressure, which is on the small area of the second control diaphragm is effective, 3. the atmospheric pressure, which is the large area of the first control diaphragm applied.

Wesentlich ist in diesem Zusammenhang auch die Tatsache, daß nach der Erfindung ein Entlüftungsventil vorgesehen ist, welches den Luftauslaß aus dem Raum in Abhängigkeit von dem Laderdruckverhältnis steuert und so mittelbar auf die Betätigung des Sicherheitsventils einwirkt. Dieses Entlüftungsventil wird in Abhängigkeit vom Verdichterdruckverhältnis betätigt und ist bei keiner der bisher bekanntgewordenen, vergleichbaren Steuervorrichtung vorgesehen.In this context, the fact that after the invention a vent valve is provided which the air outlet from the Controls space as a function of the supercharger pressure ratio and so indirectly on the Acts actuation of the safety valve. This vent valve is dependent on operated by the compressor pressure ratio and is not used in any of the previously known, comparable control device provided.

Das vorstehend erwähnte Entlüftungsventil wird in Abhängigkeit von dem Laderdruckverhältnis gesteuert, und dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zweckmäßig ist es, eine Vorrichtung nach der Erfindung so auszubilden, daß das durch eine Feder in seine Schließstellung gedrängte Entlüftungsventil von einer Vorrichtung betätigt wird, die eine erste Hilfsmembran enthält, auf welche eine von einem luftleeren Balg erzeugte Kraft und außerdem Kräfte einwirken, die dem Ladereinlaßdruck bzw. Laderauslaßdruck entsprechen.The above-mentioned vent valve is depending on controlled by the boost pressure ratio, and there are various ways of doing this. It is useful to design a device according to the invention so that the through a spring urged in its closed position vent valve from a device is actuated, which contains a first auxiliary diaphragm on which one of an evacuated The force generated by the bellows and also forces acting on the supercharger inlet pressure or Correspond to the supercharger outlet pressure.

Hierbei ist mit Vorteil im Abstand von der erwähnten ersten Hilfsmembran eine zweite Hilfsmembran angeordnet, wobei die zwischen ihnen gebildete Kammer über eine Drossel mit dem Ladereinlaßdruck verbunden ist, der auch auf die Außenfläche der zweiten Hilfsmembran einwirkt, während der Laderauslaßdruck der Außenseite der ersten nachgiebigen Wandung zugeführt wird, wobei die Einrichtung derart getroffen ist, daß beim Ansteigen des Laderauslaßdrucks die erste zur zweiten Hilfsmembran hinbewegt wird, bis sich beide berühren, worauf sie gemeinsam entgegen der Wirkung der Feder das Entlüftungsventil öffnen.This is advantageously at a distance from the mentioned first auxiliary membrane a second auxiliary membrane arranged, the chamber formed between them over a throttle is connected to the supercharger inlet pressure, which also acts on the outer surface the second auxiliary diaphragm acts while the charger outlet pressure of the outside of the first flexible wall is supplied, the device being hit in this way is that as the supercharger outlet pressure increases, the first to the second auxiliary diaphragm is moved until both touch, whereupon they work together against the effect the spring to open the vent valve.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels hervor.Further details and advantages of the invention emerge from the following Description of an embodiment illustrated in the drawing.

F i g.1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine mit Vorverdichtung und einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuervorrichtung; F i g. 2 zeigt die Steuervorrichtung für das Sicherheitsventil nach F i g. 1 im Querschnitt.F i g.1 shows schematically an internal combustion engine with pre-compression and a control device designed according to the invention; F i g. 2 shows the Control device for the safety valve according to FIG. 1 in cross section.

Die Maschinenanlage nach F i g. 1 besteht aus einer Brennkraftmaschine 1, beispielsweise einem Dieselmotor, mit Einlaßleitung 2 und Auslaßleitung 3. Die Brennkraftmaschine ist mit einem Turbolader 4 ausgestattet, der von einem Verdichter 5 gebildet wird, welcher über eine Welle 6 von einer Turbine 7 antreibbar ist. Der Einlaßkanal des Verdichters 5 steht über eine Leitung 8 und ein Filter 9 mit der Außenluft in Verbindung. Die Auslaßleitung des Verdichters 5 ist mit dem Einlaßrohr 2 der Brennkraftmaschine verbunden. Der Einlaß der Turbine 7 ist über eine Leitung 11 mit der Auspuffleitung 3 der Brennkraftmaschine und der Auslaß der Turbine mit einer Auslaßleitung 12 verbunden. Um die Turbine 7 führt eine Umgehungsleitung, die aus den Rohren 13 und 14 gebildet wird, zwischen denen ein Sicherheitsventil eingeschlossen ist, dessen Ventilteller 15 einen Schaft 16 aufweist und mit einem Ventilsitz 17 zusammenwirkt, um die Umgehungsleitung abzuschließen. Der Ventilteller 15 ist mittels einer Steuervorrichtung 18 bewegbar, deren Einlaßöffnung 19 über ein Rohr 21 mit der Leitung 2 verbunden ist, so daß der am Auslaß des Verdichters 5 herrschende Druck der Steuervorrichtung zugeführt wird. Eine Auslaßöffnung 22 der Steuervorrichtung steht über ein Rohr 23 mit der Leitung 8 in Verbindung, so daß der an der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck der Steuervorrichtung zuführbar ist.The machine installation according to FIG. 1 consists of an internal combustion engine 1, for example a diesel engine, with inlet line 2 and outlet line 3. The Internal combustion engine is equipped with a turbocharger 4 by a compressor 5 is formed, which can be driven by a turbine 7 via a shaft 6. Of the Inlet channel of the compressor 5 is via a line 8 and a filter 9 with the Outside air in connection. The outlet pipe of the compressor 5 is with the inlet pipe 2 connected to the internal combustion engine. The inlet of the turbine 7 is via a pipe 11 with the exhaust pipe 3 of the internal combustion engine and the outlet of the turbine with an outlet line 12 connected. A bypass line leads around the turbine 7, which is formed from the tubes 13 and 14, between which a safety valve is included, the valve disk 15 has a shaft 16 and with a Valve seat 17 cooperates to complete the bypass line. The valve disc 15 is movable by means of a control device 18, the inlet opening 19 over a pipe 21 is connected to the line 2 so that the one at the outlet of the compressor 5 prevailing pressure of the control device is supplied. An outlet port 22 the control device is connected to the line 8 via a pipe 23, see above that the pressure of the control device prevailing on the inlet side of the compressor is feedable.

F i g. 2 zeigt die Steuervorrichtung im Mittellängsschnitt und in größerem Maßstab; die Vorrichtung besteht aus einem auf das Laderdruckverhältnis ansprechenden Teil 24, der die Bewegung eines Sicherheitsventils steuert. Das Gehäuse der Steuervorrichtung 18 besteht aus mehreren Abschnitten, nämlich einem Hauptteil 26, zwei auf beiden Seiten dieses Hauptteils liegenden Zwischenteilen 27 und 28 sowie den Deckelteilen 29 und 31. Zwischen den einander zugewandten Flächen des Zwischenteiles 28, des Hauptteiles 26 und des Deckelteiles 29 sind- Hilfsmembranen 32 bzw. 33 angeordnet, die Kammern 34, 35 und 36 begrenzen.F i g. 2 shows the control device in central longitudinal section and on a larger scale; the device consists of a part 24 responsive to the supercharger pressure ratio which controls the movement of a safety valve. The housing of the control device 18 consists of several sections, namely a main part 26, two intermediate parts 27 and 28 lying on both sides of this main part and the cover parts 29 and 31. Between the facing surfaces of the intermediate part 28, the main part 26 and the cover part 29 are - Auxiliary diaphragms 32 and 33 are arranged, which delimit the chambers 34, 35 and 36.

Im Innern der Kammer 36 befindet sich ein von Luft entleerter Balg 37, der starr an der Innenfläche des Deckelteiles 31 befestigt ist. Das freie Ende des Balgs 37 ist. mittels eines durch die erste Hilfsmembran 33 hindurchgeführten Zapfens 38 mit dieser Membran verbunden; der Zapfen 38 ragt ferner durch eine starre Platte 39 hindurch, mit deren Hilfe die erste Hilfsmembran 33 mittels einer Mutter 41. gegen das Ende des Balgs 37 festgeklemmt werden kann. Die zweite Hilfsmembran 32 ist mit einem tassenförmigen Teil 42 verbunden, und zwar vermittels eines halsartig eingeschnürten Zapfens 43, der durch die zweite Hilfsmembran 32 hindurchgeführt ist und eine solche Stellung einnimmt, daß er mit dem Ende des Zapfens 38 zusammenwirken kann. Der tassenförmige Teil 42 ist mittels eines Fingers 44, der in einen Schlitz 45 des Hauptkörpers 26 eingreift, so geführt, daß er sich in Längsrichtung verstellen, jedoch nicht drehen kann.In the interior of the chamber 36 there is a bellows 37 which has been evacuated of air and which is rigidly attached to the inner surface of the cover part 31. The free end of the bellows 37 is. connected to this membrane by means of a pin 38 passed through the first auxiliary membrane 33; the pin 38 also protrudes through a rigid plate 39, with the aid of which the first auxiliary membrane 33 can be clamped against the end of the bellows 37 by means of a nut 41. The second auxiliary membrane 32 is connected to a cup-shaped part 42 by means of a neck-like constricted pin 43 which is passed through the second auxiliary membrane 32 and is in such a position that it can interact with the end of the pin 38. The cup-shaped part 42 is guided by means of a finger 44, which engages in a slot 45 of the main body 26, so that it can move in the longitudinal direction, but not rotate.

An der Innenseite des tassenförmigen Teiles 42 befindet sich ein Ansatz 46, in den der Schaft 47 eines Entlüftungsventils 48 eingeschraubt ist; das Ventil wirkt mit einem Sitz 49 zusammen, um den im Hauptteil 26 vorgesehenen Kanal 51 abzuschließen. Das rechte Ende des Kanals 41 ist mit einem Dichtungsglied 52 verschlossen, das jedoch den Schaft 47 unter Belassung eines Spaltes umgibt. Mit dem Dichtungsglied 52 einerseits und dem Ansatz 46 andererseits ist luftdicht ein nachgiebiger gewellt ausgeführter Balg 53 verbunden, der für gewöhnlich das Entlüftungsventil 48 in seine Schließlage drückt. Der Schaft 47 weist einen im Durchmesser größeren Führungsabschnitt 54 auf, der jedoch mit einer Nut od. dgl. 55 versehen ist, durch die das Arbeitsmittel in das Innere des Balgs 53 eintreten kann, so daß die von dem Arbeitsmittel auf das Ventil 48 ausgeübten Kräfte einander ausgleichen.On the inside of the cup-shaped part 42 there is a projection 46 into which the shaft 47 of a vent valve 48 is screwed; the valve cooperates with a seat 49 in order to close off the channel 51 provided in the main part 26 . The right end of the channel 41 is closed with a sealing member 52, which, however, surrounds the shaft 47 leaving a gap. A resilient, corrugated bellows 53, which usually presses the vent valve 48 into its closed position, is connected to the sealing member 52 on the one hand and the extension 46 on the other hand in an airtight manner. The shaft 47 has a guide section 54 which is larger in diameter, but which is provided with a groove or the like 55 through which the working medium can enter the interior of the bellows 53 so that the forces exerted by the working medium on the valve 48 balance each other.

Die Auslaßseite des Entlüftungsventils 48 steht über einen Kanal 56 mit der Kammer 34 in Verbindung, die ihrerseits über einen Kanal 57 mit der Auslaßöffnung 22 verbunden ist, an der niedriger Druck herrscht. Ein enger Kanal 58 verbindet die Kammer 35 mit einem Kanal 59, der in den Kanal 57 einmündet. Die Kammer 36 andererseits ist über einen Kanal 61 mit dem Einlaß 19 verbunden, an dem hoher Druck herrscht.The outlet side of the vent valve 48 communicates via a channel 56 with the chamber 34, which in turn is connected via a channel 57 to the outlet opening 22 at which the pressure is low. A narrow channel 58 connects the chamber 35 with a channel 59 which opens into the channel 57. The chamber 36, on the other hand, is connected via a channel 61 to the inlet 19, at which there is high pressure.

Zwischen den beiden Endflächen des Zwischenteiles 27 einerseits und dem linken Deckelteil 29 sowie dem Hauptteil 26 sind nachgiebige Wandungen in Form von Steuermembranen 63 und 62 vorgesehen, die den von den genannten Gehäuseabschnitten bestimmten Raum in drei Kammern 64, 65 und 66 unterteilen. Die Kammer 66 erfaßt auch das Innere eines kappenartigen Teiles 67, gegen dessen äußere Bodenfläche die zweite Steuermembran 62 mittels einer starren Platte 68 und eines Gewindezapfens 60 am Ende des Ventilschaftes 16 sowie mit Hilfe einer auf den Zapfen aufschraubbaren Mutter 70 gepreßt wird. Der rechte Teil der Kammer 66 steht mit dem Kanal 51 des Entlüftungsventils über eine Bohrung 69 in Verbindung. Die vordere öffnung im Entlüftungsventil ist gegenüber der Kammer 66 durch eine Platte 71 abgeschlossen. Eine Feder 72 legt sich einerseits gegen die Bodenfläche des tassenartigen Teiles 67 und andererseits gegen den Hauptteil 26, so daß der Schaft 16 und das Sicherheitsventil 15 in die Schließlage gedrückt werden. Die linke Kammer 64 steht unmittelbar mit der Einlaßöffnung 19 der Steuervorrichtung in Verbindung. Der im Kanal 61 herrschende hohe Druck wird durch eine enge Öffnung 73 auch der Kammer 66 zugeführt. Die mittlere zwischen den Steuermembranen 62 und 63 liegende Kammer 65 steht über eine enge Entlüftungsöffnung 74 mit der Auslaßöffnung 22 in Verbindung, in der der niedrige Druck herrscht. Der tassenartige Teil 67 hat einen äußeren Flansch 75, gegen den die erste Steuermembran 63 mittels einer Platte 76 geklemmt ist; diese Platte wird durch mehrere über ihren Umfang verteilte Schrauben 77 gesichert.Between the two end faces of the intermediate part 27 on the one hand and the left cover part 29 and the main part 26 , flexible walls in the form of control diaphragms 63 and 62 are provided, which divide the space determined by the aforementioned housing sections into three chambers 64, 65 and 66. The chamber 66 also encompasses the interior of a cap-like part 67, against the outer bottom surface of which the second control membrane 62 is pressed by means of a rigid plate 68 and a threaded pin 60 at the end of the valve stem 16 and by means of a nut 70 which can be screwed onto the pin. The right part of the chamber 66 is connected to the channel 51 of the vent valve via a bore 69. The front opening in the vent valve is closed off from the chamber 66 by a plate 71. A spring 72 lies on the one hand against the bottom surface of the cup-like part 67 and on the other hand against the main part 26, so that the shaft 16 and the safety valve 15 are pressed into the closed position. The left-hand chamber 64 is in direct communication with the inlet opening 19 of the control device. The high pressure prevailing in the channel 61 is also fed to the chamber 66 through a narrow opening 73. The middle chamber 65 lying between the control diaphragms 62 and 63 communicates via a narrow vent opening 74 with the outlet opening 22 in which the low pressure prevails. The cup-like part 67 has an outer flange 75 against which the first control membrane 63 is clamped by means of a plate 76; this plate is secured by several screws 77 distributed over its circumference.

Ist die Maschine außer Betrieb, so befinden sich sowohl das Sicherheitsventil 15 als auch das Entlüftungsventil 48 in ihren Schließstellungen, d. h., sie liegen auf ihren Sitzen 17 bzw. 49; das Sicherheitsventil 15 wird in diese Schließstellung mittels einer Feder 72 gedrückt und das Ventil 48 durch den Federbalg 53 in seiner Schließstellung gehalten. Ist die Brennkraftmaschine 1 in Gang gesetzt worden, so läuft die Turbine 7 um und bewirkt einen Druckanstieg vom Einlaß des Verdichters bis zum Auslaß des Verdichters an der Einlaßleitung 2 der Brennkraftmaschine. Der an der Auslaßseite des Verdichters herrschende Druck wird durch die Leitung 21. der Einlaßöffnung 19 der Steuervorrichtung 18 vermittelt, so daß dieser am Auslaßende des Verdichters herrschende Druck auch im Kanal 61 herrscht. Der Druck setzt sich sofort bis in die Kammer 64 links neben der zweiten Steuermembran 62 und durch die enge Öffnung 73 bis in die Kammer 66 fort. Da der Kanal 69 durch das Steuerventil 48 verschlossen ist, wird sich der volle, an der Auslaßseite des Verdichters herrschende Druck sowohl in der Kammer 66 als auch in der Kammer 64 bilden. Da aber die wirksame Oberfläche der ersten Steuermembran 63 größer ist als diejenige der zweiten Steuermembran 62, wirkt sich der am Auslaß des Verdichters herrschende und in den Kammern 64 und 66 vorhandene Druck in der Weise aus, daß er die Kraft noch verstärkt, mit der das Tellerventil 15 in seiner Schließlage gehalten wird. Der in den Leitungen 3 und 13 herrschende Druck der Auspuffgase der Brennkraftmaschine hat das Bestreben, das Sicherheitsventil 15 zu öffnen; diese Öffnungskraft wird von dem Druck gebildet, den die Auspuffgase auf die Stirnfläche des Ventiltellers ausüben.If the machine is out of operation, both the safety valve 15 and the vent valve 48 are in their closed positions, that is, they are on their seats 17 and 49, respectively; the safety valve 15 is pressed into this closed position by means of a spring 72 and the valve 48 is held in its closed position by the bellows 53. If the internal combustion engine 1 has been started, the turbine 7 rotates and causes a pressure increase from the inlet of the compressor to the outlet of the compressor on the inlet line 2 of the internal combustion engine. The pressure prevailing at the outlet side of the compressor is conveyed through the line 21 to the inlet opening 19 of the control device 18, so that this pressure prevailing at the outlet end of the compressor also prevails in the channel 61. The pressure continues immediately into the chamber 64 to the left of the second control membrane 62 and through the narrow opening 73 into the chamber 66. Since the channel 69 is closed by the control valve 48, the full pressure prevailing on the outlet side of the compressor will build up both in the chamber 66 and in the chamber 64. But since the effective surface of the first control diaphragm 63 is larger than that of the second control diaphragm 62, the pressure prevailing at the outlet of the compressor and in the chambers 64 and 66 acts in such a way that it increases the force with which the Disk valve 15 is held in its closed position. The pressure prevailing in the lines 3 and 13 of the exhaust gases of the internal combustion engine tends to open the safety valve 15; this opening force is formed by the pressure exerted by the exhaust gases on the face of the valve disk.

Das in der Abgasleitung vorgesehene Sicherheitsventil ist demnach vier verschiedenen Kräften ausgesetzt, und zwar zwei Schließkräften, die einerseits von der Feder 72 und andererseits von der auf die erste Steuermembran 63 ausgeübten, dem Auslaßdruck des Verdichters entsprechenden Kraft gebildet werden, und zwei Öffnungskräften; letztere werden von dem Auslaßdruck des Verdichters, der auf der zweiten Steuermembran 62 lastet, und derjenigen Kraft gebildet, die der Druck der Auspuffgase der Brennkraftmaschine auf die Stirnfläche des Sicherheitsventils 15 ausübt.The safety valve provided in the exhaust line is accordingly exposed to four different forces, namely two closing forces, the one by the spring 72 and, on the other hand, by the one exerted on the first control diaphragm 63, force corresponding to the discharge pressure of the compressor, and two opening forces; the latter are controlled by the discharge pressure of the compressor on the second control diaphragm 62 loads, and that force is formed which the pressure of the exhaust gases of the internal combustion engine exerts on the end face of the safety valve 15.

Der Teil 24 der Steuervorrichtung regelt die Stellung des Entlüftungsventils 48 in folgender Weise: Die erste Hilfsmembran 33 wird infolge der Druckdifferenz, die sich auf den luftleeren Balg 37 auswirkt, nach rechts (F i g. 2) gedrückt. Die Kammer 36 steht mit der Druckauslaßseite des Verdichters 5 in Verbindung, während die Kammern 34 und 35 mit der Druckeinlaßseite des Verdichters verbunden sind. Der im Innern der Kammer 36 herrschende Druck wirkt sich in zweifacher Weise aus; die eine Kraft wirkt auf den, Balg 37 ein und hat das Bestreben, die erste Hilfsmembran 33 nach rechts zu verstellen; die andere Kraftkomponente wirkt auf den größeren Flächenbereich der Hilfsmembran und hat das Bestreben, sie nach links (F i g, 2) zu verstellen. Wenn der auf der ersten Hilfsmembran 33 lastende Druck des Arbeitsmittels größer wird als die vereinigten Kräfte des elastischen Balgs 37 einerseits und jener Kraft andererseits, die auf den luftleeren Balg durch den in der Kammer 36 herrschenden Druck ausgeübt wird, so bewegen sich die erste Hilfsmembran 33 und die mit ihr verbundenen `feile nach links, bis das Ende des Zapfens 38 mit dem Zapfen 43 in Eingriff kommt; es. wird dann die zweite Hilfsmembran 32 entgegen der Wirkung des Balgs 53 nach links bewegt. Damit wird das Entlüftungsventil 4$ in seine Offenstellung überführt und die Kammer 66 über die Kanäle 69, 51"56, die Kammer 34 und den Kanal 57 mit der Eiulaßseite des Verdichters in Verbindung gebracht. Da die Kammer 66 über die verengte Öffnung 73 mit der Druckseite in Verbindung steht, wird durch das öffnen des Entlüftungsventils 4$ der Druck in dieser Kammer sehr stark absinken und damit die auf der ersten Steuermembran 63 lastende Kraft geringer werden.The part 24 of the control device regulates the position of the vent valve 48 in the following way: The first auxiliary diaphragm 33 is pressed to the right (FIG. 2) as a result of the pressure difference which affects the evacuated bellows 37. The chamber 36 is connected to the pressure outlet side of the compressor 5, while the chambers 34 and 35 are connected to the pressure inlet side of the compressor. The pressure prevailing inside the chamber 36 has a twofold effect; one force acts on the bellows 37 and tends to move the first auxiliary diaphragm 33 to the right; the other force component acts on the larger surface area of the auxiliary diaphragm and tries to move it to the left (Fig. 2). When the pressure of the working medium on the first auxiliary diaphragm 33 becomes greater than the combined forces of the elastic bellows 37 on the one hand and the force exerted on the evacuated bellows by the pressure in the chamber 36 on the other hand, the first auxiliary diaphragm 33 moves and the file connected to it to the left until the end of the pin 38 engages the pin 43; it. the second auxiliary diaphragm 32 is then moved to the left against the action of the bellows 53. The vent valve 4 $ is moved into its open position and the chamber 66 is brought into communication with the inlet side of the compressor via the channels 69, 51 "56, the chamber 34 and the channel 57. Since the chamber 66 via the narrowed opening 73 with the When the pressure side is connected, the pressure in this chamber will drop very sharply by opening the vent valve 4 $ and the force on the first control diaphragm 63 will therefore be less.

Die Kxäfte, die auf die Stirnfläche des Ventils 15 durch die Auspuffgase und auf die zweite Steuermembran 62 durch den Auslaßdruck des Verdichters des Turboverdichters ausgeübt werden, bewegen< das Sicherheitsventil 15 nunmehr in die Stellung, in der die Auspuffgase durch die Umgehungsleitung geführt werden; die Ventilverstellung wird entgegen der Wir- ; kung der Feder 72 und der Rückstellkraft der ersten Steuermembran 63 bewirkt.The forces exerted on the end face of the valve 15 by the exhaust gases and on the second control membrane 62 by the discharge pressure of the compressor of the turbo compressor move the safety valve 15 now into the position in which the exhaust gases are passed through the bypass line; the valve adjustment is contrary to the we-; effect of the spring 72 and the restoring force of the first control diaphragm 63.

Wenn die Auspuffgase um die Turbine 7 herumgeführt werden, so hat dies einer Herabsetzung der Umlaufgeschwindigkeit der Turbine und damit eine , Verringerung des Verhältnisses zwischen den am Auslaß und am Einlaß des Verdichters herrschenden Drücken zur Folge. Sobald dieses Druckverhältnis einen vorherbestimmten niedrigen Wert erreicht hat, bewegt sich die zweite Hilfsmembran 33 nach rechts, so daß das Entlüftungsventil 48 unter der Einwirkung des Balgs 53 in seine Schließstellung gelangen kann, Ist das Ventil 48 geschlossen, so steigt erneut der Druck in der Kammer 66 an mit der Folge, daß die erste Steuermembran 63, der tellerförmige Teil 67 und der Ventilschaft 16 sich nach links bewegen und das Sicherheitsventil 15 in Richtung auf seine Schließlage oder in die Schließstellung selbst überführt wird. Diese Steuerwirkung des Ventils 15 hält während der ganzen Dauer des Maschinenbetriebes an; infolgedessen wird das Verhältnis der Drücke am Einlaß und am Auslaß des Turbovorverdichters ständig auf dem vorher eingestellten Wert gehalten, der bestimmt ist durch das Verhältnis der wirksamen Flächenbereiche der ersten- Hilfsmembran 33 und des Balgs 37 und abhängig ist von dem elastischen Druck, den der Balg 37 auf die Hilfsmembran 33 ausübt, Da der Regel- bzw, Steuerteil 24 in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen den Drücken an der Auslaß- und der Einlaßseite des Turboladers arbeitet, wird er selbsttätig Höhenschwankungen kompensieren, da die Kammer 35, die mit der Druckeinlaßseite des Verdichters in Verbindung steht, immer abhängig ist von der Betriebshöhe der Brennkraftmaschine. Der an der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck wird immer dem Druck entsprechen, der in der jeweiligen Betriebshöhe herrscht abzüglich der in der Verdichterleitung und im Filter 9 entstehenden Verluste. Der entsprechend den jeweiligen Druckverhältnissen arbeitende Teil 24 der Einrichtung ist also abhängig von dem erhöhten Druck im Verdichter 5, ganz unabhängig von dem Druck, der in jener Höhe herrscht, in der der Verdichter betrieben wird.If the exhaust gases are led around the turbine 7, this has the consequence of a reduction in the rotational speed of the turbine and thus a reduction in the ratio between the pressures prevailing at the outlet and the inlet of the compressor. As soon as this pressure ratio has reached a predetermined low value, the second auxiliary diaphragm 33 moves to the right so that the vent valve 48 can reach its closed position under the action of the bellows 53. If the valve 48 is closed, the pressure in the chamber rises again 66 on with the result that the first control diaphragm 63, the plate-shaped part 67 and the valve stem 16 move to the left and the safety valve 15 is transferred in the direction of its closed position or into the closed position itself. This control effect of the valve 15 continues for the entire duration of the machine operation; As a result, the ratio of the pressures at the inlet and the outlet of the turbo-compressor is constantly kept at the previously set value, which is determined by the ratio of the effective surface areas of the first auxiliary diaphragm 33 and the bellows 37 and is dependent on the elastic pressure exerted by the bellows 37 exerts on the auxiliary diaphragm 33, Since the regulating or control part 24 works depending on the ratio between the pressures on the outlet and inlet side of the turbocharger, it will automatically compensate for height fluctuations, since the chamber 35, which is connected to the pressure inlet side of the Compressor is connected, always depends on the operating altitude of the internal combustion engine. The pressure prevailing on the inlet side of the compressor will always correspond to the pressure prevailing at the respective operating altitude minus the losses occurring in the compressor line and in the filter 9. The part 24 of the device that works in accordance with the respective pressure conditions is therefore dependent on the increased pressure in the compressor 5, completely independent of the pressure prevailing at the level at which the compressor is operated.

Das in der Umgehungsleitung liegende Sicherheitsventil 15 gemäß der Erfindung wird für gewöhnlich in der Schließlage gehalten und bleibt in dieser Lage weiterhin gesichert durch den im Verdichterauslaß herrschenden Druck; es wird stets einwandfrei arbeiten, auch wenn die. verschiedenartigsten Fehler auftreten sollten, von denen einige nachstehend erwähnt seien: Läßt der Druck am Verdichterauslaß plötzlich nach, so ist die einzige Kraft, die in der Schließrichtung auf das Ventil 15 einwirkt, die Kraft der Feder 72; das Ventil wird wie ein Entlastungs- oder Sicherheitsventil plötzlich geöffnet werden, wenn die von den Auspuffgasen oder vom Druck des Turbneueinlaß auf die Stirnfläche des Ventils ausgeübte Kraft die Kraft der Feder übersteigt. Bricht die zweiteSteuermembran 62, so gelangt der am Verdichterauslaß herrschende Druck in die Kammer 65; in dieser Kammer wird der Druck ansteigen, da aus ihr nur eine verengte Öffnung 74 herausführt; der Druckanstieg wird sich auf den großen Flächenbereich der ersten Steuermembran 63 auswirken, und zwar im Sinne einer Ventilöffnung. Sollte die erste Steuermembran 63 versagen, so erreicht der in der Kammer 66 herrschende Druck den Druck am Verdichtereinlaß, und zwar unter Vermittlung der Kammer 65 und des Kanals 74; in diesem Zusammenhang ist wiederum darauf hinzuweisen, daß der am Verdichterauslaß herrschende Druck der Kammer 66 durch die verengte Öffnung 73 zugeführt wird. Bei einem Versagen der ersten Hilfsmembran 33 wird der Druck in der Kammer 35 ansteigen, und zwar wegen der verengten 'O' ffnung 58, so daß das Ventil 48 durch die unmittelbar auf die zweite Hilfsmembran 32 ausgeübte Kraft geöffnet wird. Versagt die zweite Hilfsmembran 32, so hat dies keine besondere Wirkung, denn die Kammern 34 und 35 haben wegen der Druckausgleichöffnung 58 den gleichen niedrigen Druck.The safety valve 15 located in the bypass line according to the invention is usually held in the closed position and remains secured in this position by the pressure prevailing in the compressor outlet; it will always work flawlessly, even if the. A wide variety of errors should occur, some of which are mentioned below: If the pressure at the compressor outlet suddenly drops, the only force which acts on the valve 15 in the closing direction is the force of the spring 72; the valve will suddenly open like a relief or safety valve when the force exerted by the exhaust gases or the pressure of the new turbine inlet on the face of the valve exceeds the force of the spring. If the second control diaphragm 62 breaks, the pressure prevailing at the compressor outlet reaches the chamber 65; the pressure will rise in this chamber, since only a narrowed opening 74 leads out of it; the increase in pressure will have an effect on the large surface area of the first control diaphragm 63 , specifically in the sense of a valve opening. Should the first control diaphragm 63 fail, the pressure prevailing in the chamber 66 will reach the pressure at the compressor inlet, namely through the intermediary of the chamber 65 and the channel 74; in this connection it should again be pointed out that the pressure prevailing at the compressor outlet is fed to the chamber 66 through the narrowed opening 73. If the first auxiliary diaphragm 33 fails, the pressure in the chamber 35 will rise because of the narrowed 'O' opening 58, so that the valve 48 is opened by the force exerted directly on the second auxiliary diaphragm 32. If the second auxiliary diaphragm 32 fails, this has no particular effect because the chambers 34 and 35 have the same low pressure because of the pressure equalization opening 58.

Während bei der dargestellten Ausführungsform der Auslaß des Entlüftungsventils und die Bohrung 74 in die Einlaßseite des Verdichters münden, können diese auch mit der Außenluft unmittelbar in Verbindung stehen, wenn die Möglichkeit des Eindringend von Fremdstoffen verhindert wird.While in the illustrated embodiment, the outlet of the vent valve and the bore 74 open into the inlet side of the compressor, these can also be in direct contact with the outside air if there is a possibility of intrusion is prevented by foreign matter.

Aus vorstehendem ist zu erkennen, daß das in der Umgehungsleitung vorgesehene Sicherheitsventil 15 gemäß, der Erfindung für gewöhnlich durch eine Feder in der Schließlage gehalten wird, so daß beim Inbetriebsetzen der Brennkraftmaschine 1 sämtliche Verbrennungsgase durch die Leitungen 3 und 11 der Turbine 7 zugeführt werden, so daß diese rasch auf Touren kommt. Die Arbeitsweise des Sicherheitsventils: ist im übrigen unabhängig von irgendwelchen -Drücken, abgesehen von dem im Verdichterauslaß herrschenden Druck; schließlich ist darauf hinzuweisen, daß das Sicherheitsventil unter allen Umständen richtig arbeitet, selbst wenn einzelne Teile des Ventils versagen sollten. Durch das Zusammen-. fassen von Entlüftungs- und Sicherheitsventil ist der Einbau dieser Ventile in die Leitungen vereinfacht und die Gefahr, daß Leckstellen od. dgl. entstehen, auf ein Mindestmaß herabgesetzt. Da die Stirnfläche des Sicherheitstellerventils dem im Turbineneinlaß herrschenden Druck (bzw. dem in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine herrschenden Druck) zugewandt ist, wird bei irgendwelchen Störungen das in der Auspuffleitung vorgesehene Sicherheitsventil aufspringen, wie ein unter Federlast stehendes Entlastungsventil, bei Turbineneinlaßdrücken, die innerhalb der zulässigen Grenzen liegen.From the above it can be seen that this is in the bypass line provided safety valve 15 according to the invention usually by a Spring is held in the closed position, so that when starting the internal combustion engine 1, all combustion gases are fed to the turbine 7 through the lines 3 and 11 so that it gets up to speed quickly. How the safety valve works: is independent of any pressure, apart from that in the compressor outlet prevailing pressure; Finally, it should be noted that the safety valve will operate properly under all circumstances, even if individual parts of the valve fail should. Through the togetherness. hold by vent and safety valve the installation of these valves in the lines is simplified and the risk of leaks Od. The like. Reduced to a minimum. As the face of the safety valve the pressure prevailing in the turbine inlet (or the pressure in the exhaust line of the internal combustion engine prevailing pressure), in the event of any malfunctions, this will be in the exhaust line the provided safety valve pops open, like a spring-loaded relief valve, at turbine inlet pressures that are within the permissible limits.

Claims

Claims: 1. Device for controlling a safety valve in the bypass line of an exhaust gas turbine for driving a turbocharger Internal combustion engine, with one on the ratio of the outlet pressure to the inlet pressure on the loader responsive control device, d a d u r c h g e - indicates that the Control device connected to the charger outlet via a throttle opening (73) Has space (66) with a vent valve (48), which the air outlet from controls the space (66) as a function of said supercharger pressure ratio that the space (66) is delimited by a first control membrane (63) which is connected to the safety valve (15) is connected so that when the pressure rises in the space (66), the safety valve (15) strives to close, and that the safety valve (15) in its opening direction is biased by two forces, one of which is the inlet pressure upstream of the turbine (7) and the other is proportional to the supercharger outlet pressure.

2. Device according to claim 1, characterized in that the opening direction on the safety valve (15) acting force proportional to the supercharger outlet pressure by means of one of the supercharger outlet pressure acted upon second control membrane (62) is generated, the effective area of which is smaller is than that of the first control diaphragm (63), which is under the action of the supercharger outlet pressure tries to close the safety valve (15).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the by a spring (53) in its closed position Pushed vent valve (48) is actuated by a device (24) which has a contains first auxiliary membrane (33), on which one of an evacuated bellows (37) generated force and also act forces that the supercharger inlet pressure and supercharger outlet pressure correspond.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that a second Mlfsmembran (32) is arranged at a distance from the mentioned first auxiliary membrane (33), wherein the chamber (35) formed between them is connected to the charger inlet pressure via a throttle (58) , which also acts on the outer surface of the second auxiliary diaphragm (32), while the charger outlet pressure is supplied to the outside of the first auxiliary diaphragm (33), the device being such that when the charger outlet pressure rises the first (33) to the second auxiliary diaphragm (32 ) is moved until both touch, whereupon they jointly open the vent valve (48) against the action of the spring (53). Documents considered: Austrian patent specification No. 123 706; USA. Patent No. 2 374 708. Contemplated older patents: German patent no. 1203 537th.