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DE1235657B - Charging device for internal combustion engines - Google Patents

Charging device for internal combustion engines

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Publication number
DE1235657B
DE1235657B DEB54999A DEB0054999A DE1235657B DE 1235657 B DE1235657 B DE 1235657B DE B54999 A DEB54999 A DE B54999A DE B0054999 A DEB0054999 A DE B0054999A DE 1235657 B DE1235657 B DE 1235657B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
rotary piston
exhaust gas
charging device
blower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB54999A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Lueck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wankel GmbH
Borsig GmbH
Original Assignee
Wankel GmbH
Borsig GmbH
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Publication date
Application filed by Wankel GmbH, Borsig GmbH filed Critical Wankel GmbH
Priority to DEB54999A priority Critical patent/DE1235657B/en
Priority to CH906660A priority patent/CH389987A/en
Priority to BE594231A priority patent/BE594231A/en
Publication of DE1235657B publication Critical patent/DE1235657B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

'int. Cl.:'int. Cl .:

F02bF02b

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche Kl.: 4^9 -Jgi German class: 4 ^ 9 -Jgi

Nummer: 1 235 657Number: 1 235 657

Aktenzeichen: B 549991 a/46 a9File number: B 549991 a / 46 a9

Anmeldetag: 1. Oktober 1959Filing date: October 1, 1959

Auslegetag: 2. März 1967Open date: March 2, 1967

Die Erfindung betrifft eine aus einer vom Abgas einer Brennkraftmaschine betriebenen Kraftmaschine und aus einem Drehkolbengebläse bestehende Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen und deren Regelung.The invention relates to an engine operated by the exhaust gas of an internal combustion engine and charging device for internal combustion engines and theirs consisting of a rotary piston blower Regulation.

Bekannt sind Drehkolbengebläse als luftfördernder Teil eines abgasgetriebenen Laders von Brennkraftmaschinen. Rotary piston blowers are known as the air-conveying part of an exhaust gas-driven supercharger of internal combustion engines.

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. It is also known to regulate the delivery rate of rotary lobe compressors that by a Control organ within the compressor, the transfer of the already compressed medium from the compressing Working chambers is made possible in the expanding working chambers.

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.Also known are turbo-charging devices, which in the steady state due to excessive supercharger speed Generate excessive amounts of charge air, some of which have to be blown off, so that part of it the exhaust gas energy expended is lost.

Bekannt sind weiter aus Turbinen- und Gebläserad bestehende Abgasturbolader, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine geregelt wird.Also known are exhaust gas turbochargers consisting of turbine and fan wheel, the speed of which is in Is regulated as a function of the speed of the internal combustion engine.

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.The disadvantage of this known design is that at low speed of the internal combustion engine, especially when idling, the speed of the charger is low, because despite the reduced fan pressure the amount of exhaust gas is insufficient to keep the supercharger running at high speed. The loader as a result, it must be revved up again each time the vehicle is started. This is because of the initially only small amount of exhaust gas and the inertia of the rotating charger parts with more or less significant deceleration compared to the rapidly increasing engine speed. Consequently the engine works for some time with a lack of air and heavily smoking exhaust gases, especially in road vehicles is not permitted in city traffic. The prime mover would be coupled with a Roots blower the result would not be better, but rather worse, since the mass of the roots runner is larger than that of a fan wheel.

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 BrennkraftmaschinenAlso known are slot-controlled two-stroke internal combustion engines with exhaust gas turbochargers and with a arranged between the upper part of the combustion chamber of the internal combustion engine and the exhaust gas turbine additional exhaust pipe with control elements to keep the charging group in idle and Keeping part-load operation at full speed and thus generating a sufficient amount of charge air and flushing pressure. A disadvantage of this known arrangement is that part of the exhaust gas energy through Charging device for internal combustion engines

Anmelder:Applicant:

Borsig Aktiengesellschaft, Berlin-Tegel;Borsig Aktiengesellschaft, Berlin-Tegel;

Wankel G. m. b. H.,Wankel G. m. B. H.,

Lindau (Bodensee), Schönauer StraßeLindau (Bodensee), Schönauer Strasse

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Friedrich Lück, Berlin-TegelDipl.-Ing. Friedrich Lück, Berlin-Tegel

die Abgasleitung aus der Brennkammer verlorengeht. the exhaust pipe from the combustion chamber is lost.

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.About the every time the exhaust gas-driven charger is started up after idling and the associated Avoiding smoke in the area without using excessive amounts of exhaust gas or excessive amounts of charge air even in the steady state, it is proposed according to the invention, that the delivery rate of the rotary piston blower is regulated in a known manner by the regulating member of the rotary piston blower in a likewise known manner as a function of the speed or the exhaust gas pressure the internal combustion engine is adjusted, and that the control is carried out so that when it drops the speed or the exhaust gas pressure of the internal combustion engine the delivery rate of the positive displacement blower is decreased. The reduced delivery rate means reduced power consumption of the fan and thereby enables a higher speed of the charging device with the same amount of exhaust gas. The types of blower and turbine to be considered must correspond to the basic condition that their permissible speeds are high and match each other and that also the fan section can be regulated. These conditions are particularly met in rotary piston machines, which have two rotary pistons arranged one inside the other and only one of which is driven Rotary piston does work while the other is driven by direct engagement will.

In Erweiterung des erfindungsgemäßen Gedankens weist daher das Drehkolbengebläse ein exzentrisches Doppelläufersystem mit Innenverzahnung auf, dessen Läufer nicht durch Zahnräder gekuppelt sind.In an extension of the inventive concept, the rotary piston blower therefore has an eccentric one Double rotor system with internal gearing, the rotor of which is not coupled by gears.

709 517/253709 517/253

Weiter ist erfindungsgemäß auch die Kraftmaschine eine Drehkolbenmaschine der gleichen Bauart wie das Drehkolbengebläse.Furthermore, according to the invention, the engine is also a rotary piston machine of the same type as the positive displacement blower.

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 darThe invention is based on the drawing of an embodiment of one of two to one Unit summarized rotary piston engine existing exhaust gas-driven supercharger explained in more detail. It shows

A b b. 1 einen Längsschnitt gemäß Linie I-I der Abb. 2,A b b. 1 shows a longitudinal section along line I-I of Fig. 2,

Abb. 2 einen Querschnitt gemäß LinieII-II der Abb. 1.Fig. 2 shows a cross section according to line II-II of Fig. 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.On the left side of the in A b b. 1 shown loader is the drive part with the outer Rotary piston 1 and the inner rotary piston 5; the fan part has an outer rotary piston 2 and an inner rotary piston 6. The outer rotary piston 1 is, for example, with the outer rotary piston 2 with the help of ring tension springs 3 rigidly and rigidly connected. The one unit forming rotary lobes are mounted in a common, undivided housing 4. Inside the outer Rotary lobes are the inner rotary lobes 5 and 6, which do no work and immediately be taken along by the outer rotary lobes. The inflow and outflow for both sides of the machine takes place through the covers 7 and 8. The bearing journals 9 and 10 are also located in these covers firmly anchored for the inner rotary lobes. The control element 11 is arranged within the cover 8, which is moved into the cutting plane by angular displacement.

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.In the A b b. 2 are in particular the control device and, for example, the six and five-tooth rotary piston 2 and 6 drawn. The cross-hatched control member 11 is for example designed as a segment piece, which is in the slot of the cover 8 by an external control device known type can be adjusted in the tangential direction. On both sides of the segment piece are the inflow slot 13 and the outflow slot 14. The slots are of two radial fixed and two radial movable edges. The fixed edge 15 is determined the end of the suction, and the fixed edge 16 releases the expulsion of the compressed air. the movable edge 17 controls the start of the suction process and the movable edge 18 controls the end of the Extension or, more precisely, the amount of air conveyed into the pressure line. Of the two in the Rotary pistons rotating clockwise are enclosed, for example, working chambers 19, 20, 21, 22, 23, which expand in front of the suction slot and again after rushing through the bottom dead center zoom out. If the control element is now shifted to the right into the position shown in dashed lines, so gives the control edge 18 a connection of the pressure port located behind the outflow slot 14 with the suction working chambers, in the illustrated case with the chamber 19, free. Already in the pressure port From there, expelled air can flow back into the working chambers. By Back expansion of the backflowing air volume becomes the largest part of the expended for this air volume Compaction work regained. The drive part of the loader therefore essentially needs only to provide the energy for the actually conveyed air volume.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 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.ao 1. From one of the exhaust gas of an internal combustion engine powered engine and a rotary piston blower existing charging device for internal combustion engines, characterized in that that the delivery rate of the rotary piston blower can be regulated in a known manner by the control element of the rotary piston blower in a likewise known manner as a function of the speed or the exhaust gas pressure of the internal combustion engine is adjusted, and that the control is carried out so that when the speed or the exhaust gas pressure of the internal combustion engine drops the delivery rate of the positive displacement blower is reduced. 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.2. Charging device for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that the rotary piston blower has an eccentric double rotor system with internal teeth, the The runners are not coupled by gears. 3. Ladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kraftmaschine eine Drehkolbenmaschine der gleichen Bauart wie das Drehkolbengebläse ist.3. Charging device for internal combustion engines according to claim 1 or 2, characterized in that the engine is also a rotary piston machine of the same type as the rotary piston blower. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 450 163, 489 608,
814, 872 687, 1 014 786;German patent specifications No. 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.Swiss Patent No. 246 780;
British Patent No. 255,894;
"Oil hydraulics and pneumatics", 1958, pp. 177 to 182, 209 to 217. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DEB54999A 1959-10-01 1959-10-01 Charging device for internal combustion engines Pending DE1235657B (en)

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