DE2400963A1

DE2400963A1 - Mit einem luftaufladegeblaese ausgeruesteter verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2400963A1
Application number: DE2400963A
Authority: DE
Inventors: Jun John Frederick Cutler; Robert Andrew Edwards; Charles Richard Sarle
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1974-07-25
Also published as: GB1443272A; US3834156A; JPS49101722A; IT1006833B; DE2400963C2; ES422160A1; BR7400112D0; FR2213414B1; JPS5732204B2; ZA7426B; FR2213414A1; MX143061A; CA971063A

Description

PATENTANWÄLTE

DH. O. ϋΓΓΤΜΑΝΝ

K. L. SCtIIFP dr. A. ν. FÜNBR Dipl. ing. P. STREHL dr. TJ. SCIIÜBEL-HOPF Dipl. mo. D. BBBINGHAXJS

D-S MÜNCHEN ΘΟ MARIAHILFPLATZ 2 &

POSTADRESSE D-8 MÜNCHEN 95 POSTFACH Θ5Ο16Ο

TELEFON (08U) 458354

TELEQR. AUROMARCPAT MÜNCHEN TELEX 5-23 565 AURO D

Wallace-Murray Corporation

9.Jan.1974 DA-K1183

Mit einem Luftaufladegebläse ausgerüsteter Verbrennungsmotor (Priorität: 10.Jan.73, USA, Nr. 322 375)

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einem Luftaufladegebläse ausgerüsteten Verbrennungsmotor.

Der Zweck der Vereinigung eines Luftaufladegebläses oder Luftkompressors mit einem Verbrennungsmotor ist die Verbesserung der Leistung bzw. des Wirkungsgrades des Motors.

• In konventionellen rotierenden Maschinen wie beispielsweise von Gasturbinen getriebenen Aufladern; ist es üblich, Gleitoder Wälzlager vorzusehen, die durch Drucköl zwecks Aufrechterhaltung der Rotation der Hauptwelle geschmiert werden. Dieses

409830/0777

-2-

-O-

T/nnn ι. «+ υ υ α

Schmieröl muß auf den Lagerbereich beschränkt und dnnn ~zu.tm OL* sumpf abgeleitet werden. Im Falle von Turbo-Aufladern muß der Eintritt des Schmieröls -in das Verdichtergehäuse verhindert werden, da solch ein Eintritt in die Zylinder des Motors äußerst unerwünscht ist. In langsam laufenden , rotierenden Maschinen sind in direktem Eingriff stehende öldichtungen in allgemeinem Gebrauch. Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, wie im Falle von Turbo-Aufladern, sind die zwangsläufig in Eingriff stehenden Dichtungen unzufriedenstellend im Hinblick auf die hohen Reibungsverluste und die schnelle Abnutzung der Kontaktflächen.

In von einem Turbo-Auf lader aufgeladenen Diesel-Motoren ■·. saugt unter gewissen Arbeitsbedingungen der Motor mehr Luft an als von dem Turbo-Aufladerkompressor geliefert werden kann. Zeitweilig kann ein Vakuumzustand in dem Kompressor auftreten, der die Größenordnung von 76,2 bis 127 mm Quecksilbersäule (3 bis 5 Zoll) erreichen kann. Da der im ölablextungsbereich oder im Lagergehäuse vorhandene Druck normalerweise atmosphärisch oder leicht positiv ist, bewirkt oder veranlaßt das Vorhandensein eines unteratmosphärxschen Druckes in dem Kompressorgehäuse, das Hereinziehen von öltröpfchen aus dem Lagergehäuse durch das Lager selbst in das Kompressorgehäuse. Für Diesel- oder Kompressionszündungs-*Motbren bestand eine Lösung dieses Problems im Ventilieren des Lagergehäuses zur Atmosphäre, sodaß, wenn Vakuumzustände in dem Kompressorgehäuse vorhanden sind, die"Luft von dem ventilierten Lagergehäuse durch den Lagerzusammenbau eingesaugt wird, anstatt des Hereinziehens von das Lager schmierendem öl. Diese Anordnung ist in der der Anmelderin gehörigen US-PS 3 077 269 offenbart.

409830/0777 -3-

In neueren Versuchen die Wirkung von Funkenzündungsmotoren, z.B. im Kraftwagen, zu ändern, ist der Turbo-Auflader mit dem . Motor so verbunden, daß rlie von dessen Kompressorkomponente gelieferte Luft ladung in das Motor lufteinleitungs system stromabwärts von dem Vergaser und dem damit vereinigten Luftreiniger eingeführt wird. Bei dieser Anordnung kann ein Vakuum in der Größenordnung von 457,2 bis 508,0 mm (15 bis 20 Zoll) Quecksilbersäule in dem Turbo-Aufladekompressorgehäuse auftreten und bei Leerlauf des Motors und beim Überlaufen des Motors während Geschwindigke'itsverringerung ein Vakuum von 610 bis 660 mm (24 bis 26 Zoll ), ein Zustand der wenigstens im Verhältnis von 6:1 schwerwiegender ist, als der vorangehend erwähnte ähnliche Zustand bei Diesel-Motoren. Die Beseitigung oder Verringerung des ölleckens unter diesen Bedingungen ist ein schwieriges Problem, Lüften des Lagergehäuses zur Atmosphäre ist eine ungeeignete Lösung, weil vorhandene oder in Aussicht stehende Kraftwagenverschmutzungskontrollvorschriften es unerwünscht machen, einen Rückfluß durch die Lüftung zur Atmosphäre zuzulassen, wie dies eintritt, wenn immer das Lagergehäuse beim Normalzustand unter einem leichten positiven Druck steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Ausbildung und Anordnung des Turbo-Aufladers für eine Funkenzündungs-Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei der das Einsaugen von Schmieröl aus dem Lager des Aufladegebläses in den Kompressor vermindert bzw. verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das

409830/0777 _₄_

Lagergehäuse nicht direkt mit der Atmosphäre sondern mit einem Sammelpunkt für die Motorflüssigkeit des von dem Turbo-Auflader belieferten Funkenzündungs-Motor verbunden wird. Der Motorflüssigkeitsverbindungspunkt, mit dem das Lagergehäuse in Kommunikation gesetzt ist, kann das Kurbelgehäuse des Motors, ein ölsumpf, der Luftreinigerbereich stromaufwärts von dem Motorvergaser, usw. sein. Wenn der Flüssigkeitssammelpunkt das Motorkurbelgehäuse ist, werden die Kurbelgehäusedämpfe und Durchblas-Gase durch ein geschlossenes System zu der Luftansaugleitung des Motors zurückgeführt, und diese Gase dienen dazu, durch das Kompressorlager gezogen zu werden, wenn unter Überlauf- oder Leerlaufzuständen ein Vakuum im Kompressorgehäuse auftritt. Da diese Gase zur Verfügung stehen, dem im Kompressorgehäuse auftretenden Vakuum zu genügen, wird die Tendenz, Lagerschmieröl in die Kompressorentladung einzuziehen, verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichung schematisch dargestellt, und soll nachfolgend beschrieben werden.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Turbo-Aufladers mit einem Teil des Kompressorgehäuses fortgebrochen bzw. im Schnitt zwecks Darstellung des erfindungsgemäßen Lagerventilationssystems; und,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Lager-Kurbelgehäuses-

409830/0777 -5-

Ventilationssystems, das in eine mit Turbo-Auflader versehene Funkenzündungsmaschine eingebaut ist.

Der in der Zeichnung veranschaulichte gasturbinenangetriebene Auflader umfaßt ein Turbinengehäuse 10 mit einem konventionellen Flügel-Turbinenrad 11,das von der Welle 12 angetrieben werden kann. Das Turbinengehäuse ist mit einem geflanschten Einlaß 16 versehen, der Motorabgase dem Turbinenrad zuleitet.Die Turbine selbst weist eine konventionelle Konstrukt'on auf und arbeitet in konventioneller Weise, d.h. Hochdruckgase, die in die Turbine eintreten, werden durch das Turbinenrad expandiert und bewirken Drehung der Welle 12, wobei die verbrauchten Gase durch den Turbinenauslaß 17 abgleitet werden. An dem Turbinengehäuse 10 ist ein Lagergehäusegußteil 18 angebracht, wobei die beiden Gußstücke abgedichtet mit Hilfe des Klemmringes 21 zusammengehalten werden. Das Gußstück 18 ist unsymmetrisch in seiner Gestalt und umfaßt einen zentralen Teil 22 und einen nach auswärts geflanschten Teil 26. Der zentrale Teil 22 ist mit einer öffnung zur Aufnahme der Welle 12 versehen , wobei die Welle sich durch ein Lager 31 der Hülsentype erstreckt. Das Lager hat

eine Serie von öffnungen 31a, die für die Schmierölzirkulation um das Lager herum sorgen. Hierzu kann der Durchlaß 32 an das Druckölsystern des Motors angeschlossen sein. Der untere Teil des Lagergehäusegußstückes ist mit einer ölableitungsöffnung 34 versehen, wobei an diese öffnung eine .geeignete Leitung zur Zurückleitung des Schmieröls zu dem Motorschmiersystem angeschlossen ist. An dem Flanschteil 26 des Gußstückes 22 ist ein

-6-

403830/0?77

Kompressorabdeckgußstück 35 angebolzt. Die Welle 12 hat einen verlängerten Teil 12a von verringertem Durchmesser, auf der ein Kompressorlaufrad 38- der Zentrifugaltype mit einer Vielzahl van Flügeln 39 angebracht ist. Der kleinere Teil 12a der Welle trägt einen Druckring 41, der mit einem feststehenden Drucklagerglied 42 zusammenarbeitet. Der Wellenteil 12a trägt auch eine Schleuderhülse 43, und ein ölableiter 44 dient dazu, etwaige öltröpfchen, die von dem Lagerzusammenbau nach außen geschleudert werden, in den Bereich der Ablauföffnung 34 zu leiten. Das Kompressorabdeckgußstück 35 ist geflanscht um eine Einlaßleitung zu bilden, .die mit dem Luftansaugsystem des von dem Turbo-Auflader belieferten Motors kommuniziert. Die Drehung des Kompressorrades 38 bewirkt Anziehen der Luft durch den Einlaßkanal 46 und Lieferung von Luft unter erhöhten· Druck zu dem Sammelbereich 47.

Das Lagergehäusegußstück 22 und das feststehende Drucklagerelement sind mit einem Lüftungsdurchlaß 48 versehen, der mit dem oberen Teil der den Kompressorlagerbereich umgebenden Kavität kommuniziert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Turbineneinlaßieitung 16 im Betrieb mit dem Abgasrohr 51 des schematisch dargestellten Funkenzündungsmotors 52 verbunden. Die Kompressorkomponente des Turbo-Aufladers hat seine Entladungsleitung 53, die mit der Kompressorsammeikammer 47 kommuniziert, mit der Lufteinlaßleitung 54 des Motors verbunden. Der Einlaß der Kompressorkomonente ist mit der Motorluft/Brennstoffverdampfungseinrichtung, in Form des schematisch bei 56 angedeuteten Vergasers, verbunden, die durch den Luftreiniger 57 eingeleitete Luft em-

409830/0777

-7-

pfängt.Die Verdamptungseinrichtung kann, anstelle eines Vergasers, die Gestalt von Brennstoffeinspritzmitteln annehmen. Wie in der Zeichnung dargestellt, stellt ein Rohr 58 eine Verbindung zwischen der Lüftungsöffnung 48 (Fig. 1) im Lagergehäusegußstück 22 und der schematisch dargestellten Kurbelgehäusekammer 59 des Motors 52 her. Der Ausdruck "Kurbelgehäusekammer" ist hier im allgemeinen Sinne verwendet und soll jeglichen ölsammelsumpf oder dergleichen umfassen, der für den Motor verwendet wird. Wie vorangehend erwähnt,ist die Kurbelgehäusekammer nur eine mögliche Verbindung für das Rohr 58, da jeder andere Motorflüssigkeitssammelpunkt auch die erforderliche' Funktion ausführen würde.

Wenn der Motor sich in Betrieb befindet, wird dem verhältnusmäßig hohen Vakuum, das in dem Turbo-Aufladekompressorgehäuse bei Luftklappenzurückrtelluitj ("back-off") und Motorleerlauf zuständen auftreten kann, genüge getan, durch Gase oder Dämpfe, die von dem Motorflüssigkeitssammelpunkt durch das Rohr 58 in den Kompressorlagerbereich fliessen. Diese Gase werden somit bei hohen Vakuumzuständen anstelle von Schmieröl durch das Kompressorlager in das Kompressorgehäuse eingesaugt und zu dem Motorlufteinsaugsystem zurückgeführt. Wenn der Motorflüssigkeitssammelpunkt,an den das Rohr 58 angeschlossen ist, das Motorkurbelgehäuse ist, wie in Fig. 2 gezeigt, fliessen die Kurbelgehäusedämpfe in das Kompressorgehäuse. Die Durchblas-Gase haben bei dieser Anordnung eine verringerte Tendenz in die Schmierölleitung einzutreten und den ölfluß zu behindern. Der Durchlaß 32 endet im Inneren des Lagergehäuses an einer Stelle er-

-8-

409830/0 7 77

heblich oberhalb der Schmierölableitungsöffnung 34, d.h. in einem Bereich, der verhältnismäßig frei von ölteilchen ist, sodaß die eintretenden Kurbelgehäusegase keine öltröpfchen mit sich führen.

Patentansprüche

409830/0777 _₉_

Claims

Patentansprüche: DA-K1183

/1,) Mit einem Luftaufladegebläse ausgerüsteter Verbrennungsmotor gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale:

a) der Verbrennungsmotor (52) ist die Funkenζündungstype und hat einen Flüssigkeitssammelpunkt (59) und eine Luft-

Brennstoff- Verdampfungseinrichtung (56), die an die Lufteinlaßleitung (54) des Motors (52) angeschlossen ist und von einer Luftklappe kontrolliert wird;

b) das Luftauf ladegebläse hat seinen Auslaß (17) an "die

lifteinlaßleitung (54) des Motors (52) stromabwärts von der Verdampfungseinrichtung (56) angeschlossen und be-. sitzt ein Laufrad (11) mit einer Welle (12), die an einem von Schmieröl durchflossenen Lagerzusammenbau (31) in einem Lagergehäuse (18) getragen ist;

c) eine Leitung (58) verbindet den Flüssigkeitssammelpunkt (59) des Motors (52) mit dem Inneren des Lagergehäuses (18) und gestattet den Eintritt von Gasen aus dem Flüssigkeitssammelpunkt (59) in das Lagergehäuse (18) unter Vermeidung des Hereinziehens von Schmieröl durch den Laufradwellen-Lagerzusammenbau (31) in die Kompressoren- Entlade-Leitung (17), wenn der Druck in der Lufteinlaßleitung (54) beim Schließen der Luftklappe abfällt.

409830/0777 "¹⁰"
2. Luftaufladegebläse und Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,

daß das Luftaufladegebläse in an sich bekannter Weise von einer Turbine (10,11) angetrieben wird, in der die Abgase des Motors (52) expandieren.
3. Luftaufladegebläse und Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verdampfungseinrichtung ein an sich bekannter Vergaser (56) ist.
4. Luftaufladegebläse und Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Lagergehäuse (18) mit einer Schwerkraft-Ölableitungsöffnung (34) in seiner unteren Wand versehen ist, und daß die Verbindung des Flüssigkeitssammelpunktes (59) mit dem Inneren des Lagergehäuses (18) sich erheblich oberhalb der ölableitungsöffnung (34) befindet.
5. Luftaufladegebläse und Verbrennungsmotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitssammelpunkt des Motors (52) in an sich bekannter Weise die Kurbelwellenkammer (59) ist.
6. Luftaufladegebläse und Verbrennungsmotor nach einem .der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß der Flüssigkeitssammelpunkt (59) des Motors (52) sich stromaufwärts von der Luft Brennstoff-Verdampfungseinrichtung (59) befindet.

409830/0777