DE1203537B

DE1203537B - Control device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE1203537B
Application number: DEG23262A
Authority: DE
Inventors: Alexander Silver
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1956-11-06
Filing date: 1957-10-31
Publication date: 1965-10-21

Description

Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen.Control device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine The invention relates to a control device for exhaust gas turbochargers for internal combustion engines.

Bisher verwendete Abgasturbolader für Brennkraftmaschinen, welche zum Antrieb von Schienenfahrzeugen oder Traktoren verwendet wurden, die in Gegenden mit stark unterschiedlichen barometrischen Drücken zu arbeiten haben, wie beispielsweise auf Verkehrsverbindungen, die von Meereshöhe bis über hohe Berge führen, haben wegen dieser Luftdruckschwankungen in den verschiedensten Betriebshöhen versagt; die Brennkraftmaschinen wurden bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen nicht ausreichend versorgt.Exhaust gas turbochargers used so far for internal combustion engines, which used to drive rail vehicles or tractors in areas have to work with very different barometric pressures, such as on traffic connections that lead from sea level to over high mountains have due these air pressure fluctuations fail at various operating altitudes; the internal combustion engines were not adequately supplied at different speeds and loads.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung für Abgasturbolader zu schaffen, die die Arbeitsweise des Turboladers selbsttätig regelt, und zwar derart, daß die Leistung der Maschine den jeweiligen Anforderungen angepaßt wird, gleichgültig in welcher Höhe oder unter welchen atmosphärischen Bedingungen und mit welcher Dreh= zahl die Maschine zu arbeiten hat.One purpose of the invention is to provide a control device for To create exhaust gas turbochargers that automatically regulate the operation of the turbocharger, in such a way that the performance of the machine is adapted to the respective requirements regardless of the altitude or the atmospheric conditions and at what speed the machine has to work.

Es ist bereits eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine bekannt, der eine Umgehungsleitung besitzt, durch die die Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und die ein mit unter Druck stehender Arbeitsflüssigkeit über einen Kolben betätigtes Umgehungsventil enthält, das sich beim Anwachsen des Drucks in der Arbeitsflüssigkeit schließt bzw. beim Abfallen des Drucks öffnet, wobei der Druck der Arbeitsflüssigkeit durch ein Steuerventil in Abhängigkeit vom Druck des Verdichters mittels einer Vorrichtung gesteuert wird, in der der Verdichterdruck auf Membranen einwirkt, die eine Kammer in drei Abschnitte unterteilen, von denen zwei über eine Drosseleinrichtung miteinander verbunden sind.It is already a control device for an exhaust gas turbocharger Internal combustion engine known, which has a bypass line through which the exhaust gases can be moved past the turbine and the one with pressurized Contains working fluid operated by a piston bypass valve, which closes when the pressure in the working fluid increases or when it falls of the pressure opens, the pressure of the working fluid through a control valve is controlled by means of a device depending on the pressure of the compressor, in which the compression pressure acts on diaphragms that divide a chamber into three sections subdivide, two of which are connected to one another via a throttle device.

Diese bekannte Steuervorrichtung erfüllt aber die Bedingungen noch nicht, die bei den eingangs geschilderten Betriebszuständen berücksichtigt werden müssen. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nämlich die Membran, bei welcher die Vorder- mit der Rückseite verbunden ist, nicht einerseits an den Verdichter-Auslaßdruck und andererseits an den Verdichter-Einlaßdruck angeschlossen. Der Verdichter-Einlaßdruck wird bei dieser Vorrichtung für die Steuerung überhaupt nicht verwendet, denn am Verdichtereinlaß ist keine Leitung angeschlossen. Die bekannte Steuervorrichtung kann daher auch nicht die Eigenschaften aufweisen, die eine solche Steuerung besitzen muß, um bei stark unterschiedlichen barometrischen Drücken einwandfrei arbeiten zu können. Nach der Erfindung ist die Steuervorrichtung für den Abgasturbolader so ausgebildet, daß der erste Kammerabschnitt mit dem Verdichterauslaß, der dritte Kammerabschnitt mit dem Verdiohtereinlaß, und der zweite Kammerabschnitt mit dem dritten Kammerabschnitt über eine Drosselöffnung verbunden sind, wobei die Membranen mit dem Steuerventil derart gekuppelt sind, daß eine zum dritten Kammerabschnitt hin .gerichtete Bewegung der Meinbrauen das Steuerventil öffnet und den Druck der Arbeitsflüssigkeit verringert, so daß das Umgehungsventil geöffnet wird.However, this known control device still fulfills the conditions not that are taken into account in the operating states described at the beginning have to. In this known device is namely the membrane in which the The front is connected to the rear, not on the one hand to the compressor outlet pressure and on the other hand connected to the compressor inlet pressure. The compressor inlet pressure is not used at all for the control of this device, because am No line is connected to the compressor inlet. The known control device therefore cannot have the properties that such a control system possesses must in order to work properly at widely differing barometric pressures to be able to. According to the invention is the control device for the exhaust gas turbocharger designed so that the first chamber section with the compressor outlet, the third Chamber section with the Verdiohtereinlaß, and the second chamber section with the third chamber section are connected via a throttle opening, the membranes are coupled to the control valve such that one to the third chamber section directed movement of the eyebrows opens the control valve and the pressure of the Working fluid is reduced so that the bypass valve is opened.

Es ist bereits eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader bekannt, bei der der Einlaßdruck des Verdichters auf die eine, der Auslaßdruck auf die andere Seite eines verschiebbaren Druckaufnehmers einwirkt und wobei der Druckaufnehmer das Ventil im Nebenkanal steuert. Diese bekannte Steuervorrichtung weist aber keineswegs eine Betriebssicherheit auf, die mit derjenigen einer Vorrichtung nach der Erfindung vergleichbar wäre. Tritt nämlich bei der bekannten Vorrichtung in dem Balg ein Schaden auf, der sich in ,der auf den Absolutdruck entsprechenden Kammer befindet, so wird mittels der angeschlossenen Glieder Druckflüssigkeit auf die obere Seite des Kolbens geleitet, der das von ihm betätigte Ventil unter diesen Umständen schließt. Ein Versuch, die bekannte Vorrichtung ebenso betriebssicher zu gestalten, würde eine beträchtlich kompliziertere Bauart erfordern, jedenfalls wenn man sie mit einer Steuervorrichtung nach der Erfindung vergleicht. Nachteilig bei der bekannten Steuerung ist außerdem, daß bei einem Schaden an einem der obenerwähnten Bälge das in der Kammer enthaltene Gas nach außen entweichen würde, und dies wäre natürlich sehr unerwünscht, wenn es sich um ein brennbares oder gesundheitsschädliches Gas handelt.A control device for an exhaust gas turbocharger is already known, in which the inlet pressure of the compressor on one, the outlet pressure on the other Side of a displaceable pressure transducer acts and wherein the pressure transducer controls the valve in the secondary channel. However, this known control device by no means an operational reliability that with that of a device according to the invention would be comparable. This is because damage occurs in the bellows in the known device on, which is located in the chamber corresponding to the absolute pressure, so will by means of the connected links pressurized fluid to the upper side of the piston who operated it from him Valve under these circumstances closes. An attempt to make the known device also operationally reliable, would require a considerably more complicated design, at least if you had one compares with a control device according to the invention. Disadvantage of the known Control is also that in the event of damage to one of the above-mentioned bellows gas contained in the chamber would escape to the outside, and this would be natural very undesirable if it is a flammable or harmful gas acts.

Es ist auch bereits eine Steuervorrichtung bekannt, die mit einem Nebenkanal versehen ist, durch den Abgase an der Turbine vorbeigeführt werden können und der mit einem Ventil ausgerüstet ist, das durch eine Regeleinrichtung verstellt wird und die Menge des an der Turbine vorbeigeführten Gases regelt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Abblaseventil durch eine auf den Einlaßdruck und den Auslaßdruck des Verdichters ansprechende Regeleinrichtung so eingestellt, daß das Verhältnis zwischen Einlaß- und Auslaßdruck des Verdichters während des Betriebes der Brennkraftmaschine im wesentlichen konstant ist. Dies wird durch eine Steuerung erreicht, die eine konstante Drehzahl des Abgasturboladers einstellt und daher ein konstantes Druckverhältnis am Verdichter erzeugt. Wichtig ist hierbei aber, daß dies nicht für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zutrifft.It is also already known a control device with a Side channel is provided through which exhaust gases can be led past the turbine and which is equipped with a valve that is adjusted by a control device and regulates the amount of gas carried past the turbine. With this well-known Device is the relief valve by one on the inlet pressure and the outlet pressure of the compressor responsive control device adjusted so that the ratio between inlet and outlet pressure of the compressor during operation of the internal combustion engine is essentially constant. This is achieved by a controller, the one sets constant speed of the exhaust gas turbocharger and therefore a constant pressure ratio generated on the compressor. It is important here, however, that this is not the case for all operating conditions the internal combustion engine applies.

Bei der bekannten Vorrichtung wird der Abgasturbolader so gesteuert, daß sich in einem bestimmten Betriebsbereich ein konstanter Druck im Einlaßsammelrohr der Brennkraftmaschine ergibt und daß im Anschluß an diesen Bereich die Drehzahl des Abgasturboladers im wesentlichen konstant gehalten wird. Ein konstantes Druckverhältnis wird demnach bei der bekannten Steuervorrichtung nur am äußersten Ende des Betriebsbereiches hergestellt, in welchem Bereich es nämlich nicht möglich ist, den Abgasturbolader noch schneller laufen zu lassen. Im ganzen übrigen Bereich von Betriebsbedingungen wird das Ableseventil derart eingestellt, daß sich ein konstanter Auslaßdruck im Verdichter ergibt. Mit einer solchen Vorrichtung kann sich aber eine beträchtliche Begrenzung der Höhe ergeben, bei der die Brennkraftmaschine noch zufriedenstellend arbeitet. Dies insbesondere, wenn sie etwa als Antrieb eines Flugzeuges gedacht ist. Wesentlich ist hierbei, daß bei der bekannten Vorrichtung die Regelung von einer Druckdifferenz abhängig ist und insbesondere auf einen konstanten Druck im Sammelrohr geregelt wird, während bei der Erfindung die Regelung von einem Druckverhältnis abhängig ist. Nur auf diese Weise gelingt es, die unterschiedlichen Betriebsverhältnisse auszugleichen, die sich für die Brennkraftmaschine in verschiedenen Höhen über dem Meeresspiegel ergeben.In the known device, the exhaust gas turbocharger is controlled so that there is a constant pressure in the inlet manifold in a certain operating range of the internal combustion engine and that following this range, the speed of the exhaust gas turbocharger is kept essentially constant. A constant pressure ratio is therefore only at the extreme end of the operating range in the known control device manufactured, in which area it is namely not possible, the exhaust gas turbocharger run even faster. In the whole remaining range of operating conditions the reading valve is set so that there is a constant outlet pressure in the Compressor results. With such a device, however, a considerable Limitation of the height result at which the internal combustion engine is still satisfactory is working. This is especially true if it is intended to be used as a propulsion system for an aircraft is. It is essential here that in the known device the regulation of a pressure difference is dependent and in particular on a constant pressure in Collector pipe is regulated, while in the invention the regulation of a pressure ratio is dependent. This is the only way to manage the different operating conditions compensate for the internal combustion engine at different heights above the Surrender to sea level.

Aus Obigem geht hervor, daß die Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, eine Steuervorrichtung zu schaffen, die eine hohe Sicherheit gegenüber etwa im Betriebe auftretenden Fehlern aufweist. Dabei handelt es sich um eine Steuervorrichtung für einen Abgasturbolader, der in erster Linie bei Brennkraftmaschinen verwendet werden soll, welche zum Antrieb von Bodenfahrzeugen dienen, z. B. von Lastkraftwagen oder Traktoren.From the above it can be seen that the invention is based on the object to create a control device that offers a high level of security in relation to operations has occurring errors. This is a control device for an exhaust gas turbocharger, which is primarily used in internal combustion engines should, which are used to drive ground vehicles, e.g. B. from trucks or Tractors.

Dabei wirkt die Steuervorrichtung nach der Erfindung auf das Verhältnis von Auslaßdruck und Einlaßdruck ein, so daß die Maschine unabhängig von der Höhe, den atmosphärischen Verhältnissen und der Belastung arbeiten kann. An sich sind solche Vorrichtungen bekannt, hauptsächlich im Zusammenhang mit Flugzeugen od. dgl., und man hat auch bereits daran gedacht, sie bei Bodenfahrzeugen zu benutzen.The control device according to the invention acts on the ratio of outlet pressure and inlet pressure, so that the machine is independent of the altitude, the atmospheric conditions and the load can work. Are in themselves such devices known, mainly in connection with aircraft or the like., and it has already been thought of using them on ground vehicles.

Derart betriebssichere Vorrichtungen sind bekannt. Um eine so weitgehende Betriebssicherheit zu erreichen, wäre es bei den bekannten Vorrichtungen aber erforderlich, eine erhebliche Anzahl von Teilen in doppelter Anzahl vorzusehen.Such reliable devices are known. So far To achieve operational safety, it would be necessary with the known devices, to provide a substantial number of parts in duplicate.

Demgegenüber bietet eine Vorrichtung nach der Erfindung die Möglichkeit eines weitgehend betriebssicheren Arbeitens, ohne daß dabei eine große Anzahl von Einzelteilen doppelt vorgesehen werden müßte. Wesentlich ist auch, -daß Gase, die an der Eingangsseite der Vorrichtung durch Umdichtigkeit ausströmen, nicht einfach sich selbst überlassen bleiben, sondern zum Verdichtereinlaß zurückgeführt werden. Der wesentliche Schritt bei der vorliegenden Erfindung ist infolgedessen darin zu sehen, daß eine besondere Anordnung der Steuervorrichtung benutzt wird, bei der im Falle eines Bruchs einer Membran der Lader ausgeschaltet wird und Leckgase von der Einlaßseite zum Verdichtereinlaß zurückgeführt werden.In contrast, a device according to the invention offers the possibility a largely reliable operation, without a large number of Individual parts would have to be provided twice. It is also essential that gases that outflow at the inlet side of the device by leakage, not easy to be left to their own devices, but to be returned to the compressor inlet. The essential step in the present invention is therefore to see that a particular arrangement of the control device is used in the in the event of a diaphragm rupture, the charger is switched off and gases leak from the inlet side can be returned to the compressor inlet.

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

F i g.1 zeigt schematisch einen überlade-Verdichter, der von einer Einrichtung gemäß der Erfindung steuerbar ist; F i g. 2 zeigt das Nebenschlußventil der Einrichtung nach F i g.1 im Querschnitt; F i g. 3 zeigt die Steuereinrichtung für die Vorrichtung nach F i g.1 im Längsschnitt; F i g. 4 zeigt gleichfalls einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach F i g.1, und zwar nach der Linie 4-4 der F i g. 3.F i g.1 shows schematically a supercharging compressor, which is of a Device is controllable according to the invention; F i g. 2 shows the bypass valve the device according to F i g.1 in cross section; F i g. 3 shows the control device for the device according to F i g.1 in longitudinal section; F i g. 4 also shows one Longitudinal section through the control device according to FIG. 1, namely according to the line 4-4 the F i g. 3.

Bei der Anlage nach F i g.1 ist eine Dieselmaschine 10 mit einem Abgasturbolader nach der Erfindung ausgestattet; die Maschine hat ein Ansaugrohr 11, ein Auspuffrohr 12 und eine Ölpumpe 13, die vermittels der Welle 14 von der Dieselmaschine antreibbar ist; diese Pumpe dient dazu, die Dieselmaschine mit Schmieröl zu versorgen und Drucköl zu schaffen, mit dessen Hilfe eine hydraulische Vorrichtung betrieben werden kann.In the system according to FIG. 1, a diesel engine 10 is equipped with an exhaust gas turbocharger according to the invention; The engine has an intake pipe 11, an exhaust pipe 12 and an oil pump 13 which can be driven by the diesel engine by means of the shaft 14; this pump is used to supply the diesel engine with lubricating oil and to create pressure oil with the help of which a hydraulic device can be operated.

Die Dieselmaschine 10 ist mit einem Abgasturbolader versehen, der in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist und aus einer Turbine 16 besteht, die mittels der Auspuffgase der Dieselmaschine 10 antreibbar ist; zu diesem Zweck ist die Auspuffleitung.12 mit dem Turbineneinlaß verbunden. Die Turbine 16 ist mit einer auf der Zeichnung nicht veranschaulichten Düsenanordnung festen Durchtrittsquerschnittes versehen. Die Turbine 16 treibt einen Verdichter 17 an, deren Auslaß 18 mit der Ansaugleitung der Dieselmaschine verbunden ist. In der Einlaßleitung 20 des Verdichters ist ein Filter 21 vorgesehen. Die Dieselmaschine arbeitet mit dem größten Wirkungsgrad, wenn die Luft der Ansaugleitung unter einem bestimmten optimalen Druck zugeführt wird. Der Lader ist mit einer Abgasschleuse 22 versehen; ein Zweck der neuen Anordnung besteht darin, der Ansaugleitung Luft unter optimalen Druckverhältnissen zuzuführen, und zwar unabhängig von der Drehzahl der Dieselmaschine, ihrer Belastung bzw. der in Abhängigkeit hiervon entstehenden Schwankungen der Abgastemperatur, die die Temperatur des Turbineneinlasses ist.The diesel engine 10 is provided with an exhaust gas turbocharger which is provided with the reference number 15 in the drawing and consists of a turbine 16 exists, which can be driven by means of the exhaust gases of the diesel engine 10; to this Purpose is the exhaust line.12 connected to the turbine inlet. The turbine 16 has a fixed passage cross-section with a nozzle arrangement not shown in the drawing Mistake. The turbine 16 drives a compressor 17, the outlet 18 of which with the Intake line of the diesel engine is connected. In the inlet line 20 of the compressor a filter 21 is provided. The diesel engine works with the greatest efficiency, when the air is supplied to the suction line under a certain optimal pressure will. The charger is provided with an exhaust lock 22; a purpose of the new arrangement is to keep the intake duct air under optimal Pressure conditions feed, regardless of the speed of the diesel engine, its load or the resulting fluctuations in the exhaust gas temperature, which is the temperature of the turbine inlet.

Die Abgasschleuse 22 ist mit einem Nebenkanal 23 versehen, der von der Auspuffleitung abzweigt, und zwar in der Strömungsrichtung betrachtet, vor der Turbine; der Nebenkanal mündet in die Turbinenabgasleitung 24 auf der Ausströmseite der Turbine. Der Nebenkanal 23 weist ein Ventilgehäuse 25 auf, das einen Sitz 26 für ein Tellerventil 27 hat; auf diese Weise kann die Menge der durch den Nebenkanal 23 strömenden Abgase geregelt werden. Sitzt das Ventil 27 auf seinem Sitz 26, so werden alle Abgase der Dieselmaschine .durch die Turbine hindurchgeführt, so daß diese mit einer Drehzahl arbeitet, welche von der Drehzahl der Dieselmasehine und ihrer Belastung abhängt. Wird das Ventil 27 vom Sitz 26 abgehoben, so wird ein regelbarer Teil der Auspuffgase durch den Nebenkanal abgeführt; entsprechend wird die Drehzahl der Turbine geregelt.The exhaust gas lock 22 is provided with a secondary channel 23 which branches off from the exhaust line, namely, viewed in the direction of flow, upstream of the turbine; the secondary channel opens into the turbine exhaust line 24 on the outflow side of the turbine. The secondary channel 23 has a valve housing 25 which has a seat 26 for a poppet valve 27; In this way, the amount of exhaust gases flowing through the secondary channel 23 can be regulated. If the valve 27 is seated on its seat 26, all the exhaust gases from the diesel engine are passed through the turbine so that it operates at a speed which depends on the speed of the diesel engine and its load. If the valve 27 is lifted from the seat 26 , a controllable part of the exhaust gases is discharged through the secondary duct; the speed of the turbine is regulated accordingly.

Zur Steuerung des Ventils 22 dienen eine Einrichtung 28 und eine Regelvorrichtung 30. A device 28 and a regulating device 30 are used to control the valve 22.

Die Antriebsvorrichtung ist in F i g. 2 im Schnitt veranschaulicht; .das Gehäuse 31 dieser Vorrichtung ist mit dem Ventilgehäuse 25 fest verbunden. Das Gehäuse 31 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Hauptgehäuse 33 und einem Dichtungsteil 32, der zwischen dem Hauptgehäuse und dem Ventilgehäuse 25 liegt und eine Kammer umschließt, die ein Kühlmittel, z. B. Wasser, aufzunehmen in der Lage ist; mit Hilfe dieses Kühlmittels wird die übertragung von Wärme von dem Ventilgehäuse 25 auf das Gehäuse 33 verhindert. Zwischen Isolierteil 32 und dem Ventilgehäuse 25 befindet sich eine Dichtung 34; es können natürlich auch andere Isoliermittel zur Anwendung kommen, um eine unerwünschte Wärmeübertragung zu vermeiden.The drive device is shown in FIG. Fig. 2 illustrates in section; The housing 31 of this device is firmly connected to the valve housing 25. The housing 31 consists of two parts, namely a main housing 33 and a sealing part 32, which lies between the main housing and the valve housing 25 and encloses a chamber which contains a coolant, e.g. B. water, is able to absorb; With the aid of this coolant, the transfer of heat from the valve housing 25 to the housing 33 is prevented. A seal 34 is located between the insulating part 32 and the valve housing 25; of course, other insulating means can also be used in order to avoid undesired heat transfer.

Die Gehäuseteile 32 und 33 bilden eine Kammer 35, in der ein Kolben 36 verschiebbar ist, welcher mittels einer Kolbenstange 37 mit dem Tellerventil 27 verbunden ist. Zwischen dem Kolben 36 und dem Gehäuseteil 32 befinden sich zwei Federn 38, die derart auf den Kolben einwirken, daß dieser das Ventil 27 von seinem Sitz 26 abhebt. Wird der Kolben 36 hingegen entgegen der Wirkung der Federn 38 bewegt, so wird das Ventil 27 auf seinen Sitz 26 geführt, was zur Folge .hat, daß der Gasstrom durch den Nebenkanal 23 gedrosselt wird. Um :den Kolben 36 zu bewegen, wird Drucköl von der Pumpe 13 durch eine Leitung 40 zugeführt; diese Leitung ist mit einer Drosselöffnung 41 versehen, durch die der Zustrom des Drucköls zur Kolbenkammer 35 gedrosselt wird. Das Öl wird aus der Kammer 35 durch eine weitere Leitung 42 geführt, und es können nunmehr die Bewegung und die Stellung des Kolbens 36 dadurch beeinflußt und geregelt werden, daß die durch die Leitung 42 strömende Flüssigkeit geregelt wird.The housing parts 32 and 33 form a chamber 35 in which a piston 36 , which is connected to the poppet valve 27 by means of a piston rod 37, can be displaced. Between the piston 36 and the housing part 32 there are two springs 38 which act on the piston in such a way that the latter lifts the valve 27 from its seat 26. If, on the other hand, the piston 36 is moved against the action of the springs 38, the valve 27 is guided onto its seat 26, with the result that the gas flow through the secondary channel 23 is throttled. To: move the piston 36, pressurized oil is supplied from the pump 13 through a conduit 40; this line is provided with a throttle opening 41 through which the flow of pressurized oil to the piston chamber 35 is throttled. The oil is led out of the chamber 35 through a further line 42 , and the movement and the position of the piston 36 can now be influenced and regulated in that the liquid flowing through the line 42 is regulated.

Diese Regelung erfolgt mit Hilfe einer Steuereinrichtung 30, deren Einzelheiten in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht sind. Die Steuervorrichtung 30 weist ein Gehäuse 44 auf, das aus einem unteren Teil 45 und einem Deckel 46 besteht. Der untere Gehäuseteil 45 bildet eine Ventilkammer 47, in der ein Einsatzstück 48 vorgesehen ist. Dieses Einsatzstück weist einen Ventilsitz 50 sowie ein Leckventil 51 auf, das mit :dem Sitz 50 zusammenwirkt. In das untere Ende des Einsatzstückes 48 ist ein Pfropfen 53 eingeschraubt; zwischen dem oberen Ende dieses Pfropfens 53 und dem Ventil 51 liegt eine Feder 52, die bestrebt ist, das Ventil gegen seinen Sitz 50 zu drücken.This regulation takes place with the aid of a control device 30, the details of which are shown in FIGS. 3 and 4 are illustrated. The control device 30 has a housing 44 which consists of a lower part 45 and a cover 46. The lower housing part 45 forms a valve chamber 47 in which an insert 48 is provided. This insert has a valve seat 50 and a leak valve 51 which interacts with the seat 50. A plug 53 is screwed into the lower end of the insert 48; Between the upper end of this plug 53 and the valve 51 there is a spring 52 which tries to press the valve against its seat 50.

Das Ventil 51 weist einen Schaft auf, der einen im Durchmesser größeren Kopf 54 hat, welcher in einer Bohrung des Einsatzstückes 48 verschiebbar ist. -Die Leitung 42, welche mit der Kammer 35,der Antriebsvorrichtung 28 verbunden ist, steht auch mit dem Inneren des Einsatzstückes 48 in Verbindung, und zwar zwischen dem Kopf 54 und dem mit Odem Ventilsitz zusammenwirkenden Teil des Ventils 51. Sitzt das Ventil 51 auf seinem Sitz 50, so kann aus der Kammer 35 kein Steuermittel durch die Leitung 42 eintreten; es wird -sich also in der Kammer 35 ein Druck bilden, der Kolben 36, Ventil 27 so bewegt, daß der Nebenkanal 23 abgeschlossen wird. Wird das Ventil 51 von seinem Sitz abgehoben, so kann Steuerflüssigkeit durch die Leitung 42 hindurchtreten, so daß der Druck in der Kammer 35 sinkt und .die Feder 38 den Kolben 36 verstellen kann; der Kolben wird dann das Ventil 27 vom Sitz 26 abheben, so daß Auspuffgase an der Turbine 16 vorbeigeführt werden.The valve 51 has a shaft which has a head 54 which is larger in diameter and which can be displaced in a bore in the insert 48. The line 42, which is connected to the chamber 35 of the drive device 28, is also in communication with the interior of the insert 48, namely between the head 54 and the part of the valve 51 which interacts with the valve seat. If the valve 51 is seated its seat 50, no control means can enter from the chamber 35 through the line 42; a pressure will thus be formed in the chamber 35, the piston 36, valve 27 being moved in such a way that the secondary channel 23 is closed. If the valve 51 is lifted from its seat, control fluid can pass through the line 42 so that the pressure in the chamber 35 drops and the spring 38 can adjust the piston 36; the piston will then lift the valve 27 from the seat 26 so that exhaust gases are bypassed the turbine 16.

Um das Ventil 51 entgegen der Wirkung der Feder 52 verstellen zu können, ist eine Druckstange 56 verschiebbar in einem zweiten Einsatzstück 57 des Gehäuses 45 gelagert. Diese Druckstange wirkt mit dem Kopfstück 54 des Ventils 51 zusammen und überträgt die Bewegung eines Paares von Membranen 58 und 60. Die Membran 58 ist in dem Gehäuseteil 45 klemmend befestigt, während die Membran 60 zwischen dem Gehäuseteil 45 und dem Deckel 46 eingeklemmt ist; diese Membran dient dazu, die von den beiden Gehäuseteilen gebildete Membrankammer zu unterteilen, und zwar in die Räume 61 und 62. Eine Bewegung der Membran 60, die das Antriebselement der Steuervorrichtung bildet, auf die Membran 58 erfolgt mittels einer Schraube 80, die von einer an der Membran befestigten Klemmplatte 81 getragen wird.In order to be able to adjust the valve 51 against the action of the spring 52 , a push rod 56 is slidably mounted in a second insert 57 of the housing 45. This push rod cooperates with the head piece 54 of the valve 51 and transmits the movement of a pair of diaphragms 58 and 60. The diaphragm 58 is clamped in the housing part 45, while the diaphragm 60 is clamped between the housing part 45 and the cover 46; this membrane serves to subdivide the membrane chamber formed by the two housing parts, namely into the spaces 61 and 62. A movement of the membrane 60, which forms the drive element of the control device, on the membrane 58 takes place by means of a screw 80, which is of a clamp plate 81 attached to the membrane is carried.

Eine Leitung 63 führt von der Auslaßseite des Ventils 51 zu einem Vorratsbehälter 64, aus dem die Pumpe 13 das Öl ansaugt. Die Membran 60 wird durch Druckluft bewegt, die der Kammer 62 durch eine Leitung 65 zugeführt wird, welche, wie F i g.1 zeigt, von der Auslaßleitung 18 des Verdichters abzweigt. Der auf der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck, der dem Atmosphärendruck -entspricht, wird einem unterhalb der Membran 58 gelegenen Kammerabschnitt 90 durch eine Leitung 66 zugeführt und wirkt sich durch eine Öffnung 67, die sich in einer Verstärkungsplatte 82 der Membran 58 befindet, auf den Kammerabschnitt 61 aus.A line 63 leads from the outlet side of the valve 51 to one Reservoir 64 from which the pump 13 sucks the oil. The membrane 60 is through Compressed air supplied to the chamber 62 through a line 65 which, as FIG. 1 shows, branches off from the outlet line 18 of the compressor. The one on the The pressure on the inlet side of the compressor, which corresponds to atmospheric pressure, becomes a chamber section 90 located below the membrane 58 through a conduit 66 is fed and acts through an opening 67 which is in a reinforcement plate 82 of the membrane 58 is located on the chamber portion 61 from.

Um zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des Verdichters den gewünschten vorherbestimmten Druckunterschied zu erzeugen, um auf diese Weise die größte Wirksamkeit der Maschine zu gewährleisten, weist die Membran 60 wirksame Bereiche eines bestimmten Verhältnisses auf, was durch die Verwendung eines unter Unterdruck stehenden Balgs 68 erreicht wird, der in dem Raum 62 liegt und mittels einer Schraube od. dgl. 70 regelbar ist, welche in der oberen Wandung des Gehäuseteils 46 vorgesehen ist. Der Balg 68 ist starr mit der oberen Seite der Membran 60 verbunden. Wird der auf der Auslaßseite des Verdichters herrschende Druck der Kammer 62 zugeführt, so wird er eine Kraft auf die wirksame Fläche der Oberseite der Membran 60 ausüben und diese Membran nach unten, durchdrucken; auf diese Weise wird das Venti151 auf den Ventilsitz 50 gedrückt; dieser Bewegung wirkt der Druck entgegen, der auf der Einlaßseite des Verdichters herrscht und sich auf der ganzen Fläche der Membran in der Kammer 61 auswirkt.In order to generate the desired predetermined pressure difference between the inlet side and the outlet side of the compressor in order to ensure the greatest efficiency of the machine in this way, the diaphragm 60 has effective areas of a certain ratio, which is achieved by the use of a bellows 68 which is under negative pressure which lies in the space 62 and can be regulated by means of a screw or the like 70 which is provided in the upper wall of the housing part 46. The bellows 68 is rigidly connected to the upper side of the diaphragm 60. If the pressure prevailing on the outlet side of the compressor is supplied to the chamber 62, it will exert a force on the effective surface of the upper side of the diaphragm 60 and press this diaphragm downwards; in this way the valve 151 is pressed onto the valve seat 50; this movement is counteracted by the pressure which prevails on the inlet side of the compressor and which acts on the entire surface of the membrane in the chamber 61.

Ist das vorbestimmte Druckverhältnis zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite des Verdichters erreicht, so wird die Membran in einte solche Lage gebracht, daß sie das Ventil im Abstand von seinem Sitz 50 hält, und zwar in einem solchen Abstand, der ausreicht, daß das Arbeitsmittel durch die Leitung 42 in einem solchen Maße fließt, daß der Druck in der Kammer 35 der Antriebsvorrichtung 28 erreicht wird, der das Ventil 27 in einer solchen Lage festhält, daß ein hinreichend großer Anteil der Abgase abgeleitet werden kann, so daß die Turbine den Verdichter mit einer solchen Drehzahl antreibt, daß der gewählte Druckunterschied aufrechterhalten bleibt. Sollte dieser Druckunterschied infolge einer .Änderung der Drehzahl oder der Belastung der Maschine infolge einer Änderung des Atmosphärendruckes oder aus irgendwelchen anderen Grüeden die Tendenz haben, sich zu ändern, so wird sich auch der Druck in den Räumen 61 und 62 ändern; dies hat dann zur Folge, daß sich die Membran 60 verstellt und ihre Bewegung auf das Ventil 51 überträgt; das Ventil wird dann seinerseits den im Raum 35 herrschenden Druck ändern und bewirken, daß sich das Ventil 27 in eine neue Lage einstellt. Diese Veränderung der Einstellung des Ventils 27 wird in einer solchen Richtung erfolgen, daß die Menge der Abgase, welche umgeleitet werden, so verändert wird, daß sich die Drehzahl des Verdichters ändert, um den Änderungen des Druckunterschiedes entgegenzuwirken.If the predetermined pressure ratio between the inlet and the outlet side of the compressor is reached, the membrane is brought into a position such that it holds the valve at a distance from its seat 50, and at such a distance that is sufficient that the working medium flows through the line 42 to such an extent that the pressure in the chamber 35 of the drive device 28 is reached which holds the valve 27 in such a position that a sufficiently large proportion of the exhaust gases can be discharged so that the turbine drives the compressor drives at such a speed that the selected pressure difference is maintained. If this pressure difference as a result of .Modification the speed or load on the engine due to a change of the atmospheric pressure, or from any other Grüeden have a tendency to change, so does the pressure in the spaces 61 and 62 will change; this then has the consequence that the diaphragm 60 is displaced and transmits its movement to the valve 51; the valve will then in turn change the pressure prevailing in space 35 and cause valve 27 to adjust itself to a new position. This change in the setting of the valve 27 will be in such a direction that the amount of exhaust gases which are diverted is changed so that the speed of the compressor changes to counteract changes in the pressure differential.

Es leuchtet ein, daß beim Absinken des Druckes auf der Auslaßseite des Verdichters auch der Druck in der Kammer 62 sinkt und die Membran sich nach oben bewegt. Diese Bewegung läßt es zu, daß sich das Ventil 51 in Richtung auf den Sitz 50 zu verstellt und die durch die Leitung 42 strömende Menge des Arbeitsmittels verringert. Infolgedessen. wird. ider Druck in der Kammer 35 ansteigen, was zur Folge hat, daß der Kolben 36 das Ventil 27 in Richtung auf seinen Sitz zu verstellt und das Volumen der Abgase verringert, das an der Turbine vorbeigeführt wird. Infolgedessen wird die Drehzahl der Turbine zunehmen, was zur Folge hat, daß auch die Drehzahl des Verdichters entsprechend ansteigt; .dies hat wiederum einen Druckanstieg auf der Auslaßseite der Verdichters zur Folge. Sollte der Druck auf @der-Auslaßseite des Verdichters über das vorbestimmte Optimum ansteigen, so findet der umgekehrte Vorgang statt.It is clear that when the pressure on the outlet side drops of the compressor, the pressure in the chamber 62 drops and the membrane moves down moved up. This movement allows the valve 51 to move in the direction of the Seat 50 to be adjusted and the amount of working medium flowing through line 42 decreased. Consequently. will. id the pressure in the chamber 35 increase, which leads to The result is that the piston 36 adjusts the valve 27 in the direction of its seat and reduce the volume of exhaust gases bypassed the turbine. Consequently the speed of the turbine will increase, which has the consequence that also the speed of the compressor increases accordingly; .this in turn has an increase in pressure the outlet side of the compressor result. Should the pressure on @ the outlet side of the compressor rise above the predetermined optimum, the opposite occurs Process takes place.

Sollte der atmosphärische Druck absinken, beispielsweise, wenn das mit der Dieselmaschine betriebene Fahrzeug in größeren Höhen sich bewegt, so wird der Druck auf der Auslaßseite des Verdichters entsprechend absinken, und zwar wegen der geringeren Luftdichte. Infolgedessen wird der Druck in dem Raum 62 sinken und die Membran 60 wird sich nach oben bewegen und das Ventil 51 in Richtung auf seinen Sitz 50 verstellen; dies hat eine Zunahme der Verdichterdrehzahl zur Folge, wodurch das Abfallen des atmosphärischen Druckes und die Luftverdünnung kompensiert werden.Should the atmospheric pressure drop, for example when the vehicle operated by the diesel engine is moving at greater heights, the pressure on the outlet side of the compressor will drop accordingly, because of the lower air density. As a result, the pressure in the space 62 will decrease and the diaphragm 60 will move upwards and move the valve 51 towards its seat 50; this results in an increase in the compressor speed, which compensates for the drop in atmospheric pressure and the dilution of the air.

Die Membran in der Regelvorrichtung 30 dient als eine Sicherheitsvorrichtung. Die Membran ist im Gehäuse 45 im unteren Teil der Kammer 61 eingeklemmt, und zwar zwischen der Einmündungsstelle der Leitung 66 in diesen Raum und die Membran 60. Eine der Verstärkungsplatten der Membran 58 ist mit .der Drosselöffnung 67 versehen, so d!aß der durch die Leitung 66 zugeführte auf der Einlaßseite des Verdichters herrschende Druck auf die Unterseite der Membran 60 zur Einwirkung gelangt. Für gewöhnlich bewegt sich die Membran 58 lediglich gleichsinnig mit der Membran 60; die Bewegung dieser Membran 60 wird durch die mittleren Verstärkungsplatten 82 der Membran 58 auf die Druckstange 56 übertragen. Sollte die Membran 60 reißen oder sollte aus irgendwelchem anderen Grunde Flüssigkeit aus dem Raum 62 in den Raum 61 übertreten, und zwar in einem Maße, das ausreicht, um einen Druckabfall über die Drosselöffnung 67 zu erzeugen, so wird die Membran 58 nach unten gedrückt; dies hat zur Folge, daß die Druckstange 56 das Ventil 51 in eine Offenstellung überführt und Flüssigkeit aus der Kolbenkammer 35 austritt, so daß die Feder 38 das Ventil 27 in eine vollständig geöffnete Stellung überführen kann. Zur Verstellung der Feder 52 ist eine Kraft erforderlich, die sehr viel kleiner ist, als jeder etwa in der Kammer 62 herrschende Druck, Auspuffgase -der Brennkraftmaschine werden dann an der Turbine vorbeigeführt werden; der Verdichter wird ausgeschaltet oder arbeitet bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl so lange, bis die Membran 60 erneuert ist. Die Membran 58 dient also dazu, die Regelvorrichtung unter allen Umständen betriebssicher zu halten.The diaphragm in the control device 30 serves as a safety device. The membrane is clamped in the housing 45 in the lower part of the chamber 61, between the point where the line 66 joins this space and the membrane 60 the pressure supplied to the line 66 on the inlet side of the compressor comes into effect on the underside of the diaphragm 60. Usually the diaphragm 58 only moves in the same direction as the diaphragm 60; the movement of this diaphragm 60 is transmitted to the push rod 56 through the central reinforcement plates 82 of the diaphragm 58. Should the diaphragm 60 tear or for any other reason liquid should pass from the space 62 into the space 61, namely to an extent sufficient to produce a pressure drop across the throttle opening 67, the diaphragm 58 is pressed downwards; This has the consequence that the push rod 56 moves the valve 51 into an open position and liquid emerges from the piston chamber 35, so that the spring 38 can move the valve 27 into a fully open position. To adjust the spring 52, a force is required which is much smaller than any pressure prevailing in the chamber 62, for example, exhaust gases from the internal combustion engine will then be led past the turbine; the compressor is switched off or works at a relatively low speed until the membrane 60 is renewed. The membrane 58 thus serves to keep the control device operationally safe under all circumstances.

Die in den F i g. 3 und 4 veranschaulichte Regeleinrichtung 30 wird zweckmäßig nachgiebig gelagert, etwa in der Weise, daß sie im wesentlichen in einem Block aus stoßdämpfendem, .kautschukähnlichem Material eingeschlossen wird, der von einem metallenen oder sonstigen Gehäuse umschlossen ist.The in the F i g. 3 and 4 illustrated controller 30 expediently resiliently stored, for example in such a way that they are essentially in one Block of shock-absorbing, rubber-like material is included, the is enclosed by a metal or other housing.

Claims

Claim: Control device for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, which has a bypass line through which exhaust gases can bypass the turbine and which contains a bypass valve which is actuated with pressurized working fluid via a piston. If the pressure in the working fluid increases, it closes or opens when the pressure drops, 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 diaphragms that divide a chamber into three sections , two of which are connected to one another via a throttle device, characterized in that the first chamber section (62) with the compressor outlet, the third chamber section (90) with the compressor inlet and the second chamber section (61) with the third chamber section via a throttle opening (67 ) are connected, the membranes (60, 58) being coupled to the control valve (51) in such a way that a movement of the membranes directed towards the third chamber section opens the control valve and reduces the pressure of the working fluid so that the bypass valve (22) opens will. Documents considered: French Patent No. 50485; British Patent No. 601286; USA: Patent Nos. 2,374,708, 2,454,038, 2462097.