DE1235657B

DE1235657B - Ladeeinrichtung fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1235657B
Application number: DEB54999A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Lueck
Original assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Borsig GmbH
Priority date: 1959-10-01
Filing date: 1959-10-01
Publication date: 1967-03-02
Also published as: BE594231A; CH389987A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

'int. Cl.:

F02b

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 4^9 -Jgi

Nummer: 1 235 657

Aktenzeichen: B 549991 a/46 a9

Anmeldetag: 1. Oktober 1959

Auslegetag: 2. März 1967

Die Erfindung betrifft eine aus einer vom Abgas einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftmaschine und aus einem Drehkolbengebläse bestehende Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen und deren Regelung.

Bekannt sind Drehkolbengebläse als luftfördernder Teil eines abgasgetriebenen Laders von Brennkraftmaschinen.

Es ist ferner bekannt, die Fördermenge von Drehkolbenverdichtern dadurch zu regeln, daß durch ein Regelorgan innerhalb des Verdichters der Übertritt des bereits verdichteten Mittels aus den verdichtenden Arbeitskammern in die expandierenden Arbeitskammern ermöglicht wird.

Bekannt sind weiter Turbo-Ladeeinrichtungen, die im Beharrungszustand infolge überhöhter Laderdrehzahl überhöhte Ladeluftmengen erzeugen, die zum Teil abgeblasen werden müssen, so daß damit ein Teil der aufgewendeten Abgasenergie verlorengeht.

Bekannt sind weiter aus Turbinen- und Gebläserad bestehende Abgasturbolader, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine geregelt wird.

Von Nachteil ist bei dieser bekannten Ausführung, daß bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmschine, insbesondere beim Leerlauf, auch die Drehzahl des Laders gering ist, weil trotz des verminderten Gebläsedruckes die Abgasmenge nicht ausreicht, um den Lader auf hoher Drehzahl zu halten. Der Lader muß infolgedessen bei jedem Anfahren erst wieder auf Touren gebracht werden. Dies geschieht wegen der zunächst nur geringen Abgasmenge und der Massenträgheit der rotierenden Laderteile mit mehr oder weniger starker Verzögerung gegenüber der schnell ansteigenden Motordrehzahl. Infolgedessen arbeitet der Motor einige Zeit mit Luftmangel und stark rauchendem Abgas, was vor allem bei Straßenfahrzeugen im Stadtverkehr unzulässig ist. Würde die Kraftmaschine mit einem Rootsgebläse gekuppelt werden, so würde das Ergebnis nicht besser, sondern eher schlechter sein, da die Masse des Rootsläufers größer als die eines Gebläserades ist.

Bekannt sind auch schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Abgasturbolader und mit einer zwischen dem oberen Teil des Verbrennungsraumes der Brennkraftmaschine und der Abgasturbine angeordneten zusätzlichen Abgasleitung mit Steuerorganen, um die Aufladegruppe im Leerlauf- und Teillastbetrieb auf Touren zu halten und somit eine genügende Ladeluftmenge und Spüldruck zu erzeugen. Von Nachteil bei dieser bekannten Anordnung ist, daß ein Teil der Abgasenergie durch Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Borsig Aktiengesellschaft, Berlin-Tegel;

Wankel G. m. b. H.,

Lindau (Bodensee), Schönauer Straße

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Friedrich Lück, Berlin-Tegel

die Abgasleitung aus der Brennkammer verlorengeht.

Um das jedesmalige Hochfahren des abgasgetriebenen Laders nach dem Leerlauf und die damit verbundene Verqualmung der Umgebung zu vermeiden ohne Verwendung von überhöhten Abgasmengen bzw. überhöhten Ladeluftmengen auch im Beharrungszustand, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Fördermenge des Drehkolbengebläses in bekannter Weise geregelt wird, indem das Regelorgan des Drehkolbengebläses in ebenfalls bekannter Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl oder dem Abgasdruck der Brennkraftmaschine verstellt wird, und daß die Regelung so vorgenommen wird, daß bei Absinken der Drehzahl bzw. des Abgasdruckes der Brennkraftmaschine die Fördermenge des Drehkolbengebläses vermindert wird. Die so verringerte Fördermenge bedeutet verringerte Leistungsaufnahme des Gebläses und ermöglicht dadurch bei gleicher Abgasmenge eine höhere Drehzahl der Ladeeinrichtung. Die in Betracht kommenden Bauarten von Gebläse und Turbine müssen der Grundbedingung entsprechen, daß ihre zulässigen Drehzahlen hoch liegen und zueinander passen und daß ferner der Gebläseteil mengengeregelt werden kann. Diese Bedingungen sind in besonderem Maße erfüllt bei Drehkolbenmaschinen, die zwei ineinander angeordnete Drehkolben aufweisen und von denen nur der eine angetriebene Drehkolben Arbeit verrichtet, während der andere durch direkten Eingriff mitgenommen wird.

In Erweiterung des erfindungsgemäßen Gedankens weist daher das Drehkolbengebläse ein exzentrisches Doppelläufersystem mit Innenverzahnung auf, dessen Läufer nicht durch Zahnräder gekuppelt sind.

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Weiter ist erfindungsgemäß auch die Kraftmaschine eine Drehkolbenmaschine der gleichen Bauart wie das Drehkolbengebläse.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel eines aus zwei zu einer Einheit zusammengefaßten Drehkolbenmaschine bestehenden abgasgetriebenen Laders näher erläutert. Es stellt dar

A b b. 1 einen Längsschnitt gemäß Linie I-I der Abb. 2,

Abb. 2 einen Querschnitt gemäß LinieII-II der Abb. 1.

Auf der linken Seite des in A b b. 1 dargestellten Laders befindet sich der Antriebsteil mit dem äußeren Drehkolben 1 und dem inneren Drehkolben 5; der Gebläseteil weist einen äußeren Drehkolben 2 und einen inneren Drehkolben 6 auf. Der äußere Drehkolben 1 ist mit dem äußeren Drehkolben 2 beispielsweise mit Hilfe von Ringspannfedern 3 starr und biegungssteif verbunden. Die somit eine Einheit bildenden Drehkolben sind in einem gemeinsamen ungeteilten Gehäuse 4 gelagert. Innerhalb der äußeren Drehkolben befinden sich die inneren Drehkolben 5 und 6, welche keine Arbeit leisten und unmittelbar von den äußeren Drehkolben mitgenommen werden. Die Ein- und Ausströmung für beide Maschinenseiten erfolgt durch die Deckel 7 und 8. In diesen Deckeln sind auch die Lagerzapfen 9 und 10 für die inneren Drehkolben fest verankert. Innerhalb des Deckels 8 ist das Steuerorgan 11 angeordnet, welches durch Winkelverschiebung in die Schnittebene gerückt ist.

In der A b b. 2 sind insbesondere die Steuereinrichtung und strichpunktiert die beispielsweise sechs- und fünfzahnigen Drehkolben 2 und 6 gezeichnet. Das kreuzweis schraffierte Steuerorgan 11 ist beispielsweise als Segmentstück ausgeführt, welches in dem Schlitz des Deckels 8 durch eine äußere Steuereinrichtung bekannter Art in tangentialer Richtung verstellt werden kann. Zu beiden Seiten des Segmentstückes befinden sich der Einströmschlitz 13 und der Ausströmschlitz 14. Die Schlitze werden von zwei radialen feststehenden und zwei radialen beweglichen Kanten begrenzt. Die feststehende Kante 15 bestimmt das Ende des Ansaugens, und die feststehende Kante 16 gibt den Ausschub der verdichteten Luft frei. Die bewegliche Kante 17 steuert den Beginn des Ansaugevorganges und die bewegliche Kante 18 das Ende des Ausschubs oder, genauer gesagt, die Menge der in die Druckleitung geförderten Luft. Von den beiden im Uhrzeigersinn rotierenden Drehkolben werden beispielsweise Arbeitskammern 19, 20, 21, 22, 23 umschlossen, die sich vor dem Ansaugschlitz erweitern und nach Durcheilen des unteren Totpunktes wieder verkleinern. Wird nun das Steuerorgan nach rechts in die gestrichelt gezeichnete Stellung verschoben, so gibt die Steuerkante 18 eine Verbindung des hinter dem Ausströmschlitz 14 liegenden Druckstutzens mit den ansaugenden Arbeitskammern, im gezeichneten Falle mit der Kammer 19, frei. Bereits in den Druckstutzen ausgeschobene Luft kann also von dort wieder in die Arbeitskammern zurückströmen. Durch Rückexpansion der zurückgeströmten Luftmenge wird der größte Teil der für diese Luftmenge aufgewendeten Verdichtungsarbeit wiedergewonnen. Der Antriebsteil des Laders braucht also im wesentlichen nur die Energie für die tatsächlich geförderte Luftmenge aufzubringen.

Claims

Patentansprüche:

ao 1. Aus einer vom Abgas einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftmaschine und einem Drehkolbengebläse bestehende Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge des Drehkolbengebläses in bekannter Weise regelbar ist, indem das Regelorgan des Drehkolbengebläses in ebenfalls bekannter Weise in Abhängigkeit von der Drehzahl oder dem Abgasdruck der Brennkraftmaschine verstellt wird, und daß die Regelung so vorgenommen wird, daß bei Absinken der Drehzahl bzw. des Abgasdruckes der Brennkraftmaschine die Fördermenge des Drehkolbengebläses vermindert wird.
2. Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehkolbengebläse ein exzentrisches Doppel-Läufersystem mit Innenverzahnung aufweist, dessen Läufer nicht durch Zahnräder gekuppelt sind.
3. Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kraftmaschine eine Drehkolbenmaschine der gleichen Bauart wie das Drehkolbengebläse ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 450 163, 489 608,
814, 872 687, 1 014 786;

schweizerische Patentschrift Nr. 246 780;
britische Patentschrift Nr. 255 894;
»Oelhydraulik u. Pneumatik«, 1958, S. 177 bis 182, 209 bis 217.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen