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Brennkraftmaschine mit Vorverdichter und Abgasturbine.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit Vorverdichter und Abgasturbine und besteht darin, dass die Eintrittsquerschnitte der Abgasturbine, sowie Querschnitt und Inhalt der die Abgase zu derselben führenden Leitungen bei entsprechender Wahl der Steuerzeiten der Ein-und Auslassorgane der Brennkraftmaschine so bemessen werden, dass nach Beginn des Auspuffvorganges der Druck
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über dem Atmosphärendruck liegenden Wert zu sinken. Durch diesen Anstieg des Druckes vor der Turbine erhält man eine grössere Turbinenleistung. Dadurch wird es möglich, mehr Auflade-bzw. Spülluft zu
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oder beide antreibt.
Durch den niedrigeren Druck am Ende des Auspuffvorganges in den Verbrennungszylindern wird es aber trotzdem vermieden, dass am Ende dieses Vorganges eine grosse Abgasmenge in diesen Zylindern verbleibt, wodurch die Menge der neu eingeführten Ladung nur erwärmt und auch verkleiner würde.
Die Abmessungen der die Abgase zur Turbine führenden Leitungen können hiebei so gewählt werden, dass der niedrigste Druck vor der Turbine, wenigstens bei bestimmten Belastungen, tiefer ist als der Druck der vorverdichteten Ladung. In diesem Fall kann dann jeder Verbrennungszylinder noch mit
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organe des gleichen Verbrennungszylinders während des Spülvorganges gleichzeitig geöffnet sind und das Auspufforgan des nachher zum Auspuffen der Verbrennungsgase gelangenden Zylinders erst so spät öffnet, dass kein zu rascher, die SpÜlwirkung verhindernder Druckanstieg in der Leitung zur Turbine erfolgt. Die Steuerzeiten sind je nach der Zahl der in die gleiche Leitung auspuffenden Verbrennungzylinder entsprechend zu verlegen. So muss z.
B. bei vierzylindrigen Viertaktmaschinen die Öffnung des
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Ende der Auspuffhübe einen möglichst niedrigen Druck erreichen will.
Wenn mehr als 4 bis 5 Zylinder, namentlich einer im Viertakt arbeitenden Maschine, in eine gemeinsame Leitung zur Turbine auspuffen, so kann es insbesondere bei höherer Belastung eintreten, dass die
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einstellen lässt, indem die Auspuffvorgänge der einzelnen Verbrennungszylinder zu rasch aufeinanderfolgen. Um diese nachteiligen Verhältnisse zu verbessern, können mehrere'Leitungen von den Verbrennungszylindern zur Turbine führen, derart. dass z. B. drei oder mehr Zylinder je eine gemeinsame Abgasleitung besitzen. Dabei wird die Anordnung zweckmässig so gewählt, dass jene Zylinder je in'eine gemeinsame Leitung auspuffen, deren Auspuffvorgänge sich möglichst in gleichen Zeitabständen folgen.
Dadurch wird ein gleichmässiges Aufladen, Spülen und Auspuffen der einzelnen Verbrennungszylinder erreicht und auch der Betrieb der Turbine wird dadurch ein günstigerer. Die verschiedenen Abgasleitungen können in eine oder mehrere Turbinen münden.
In den zwei Zeichnungen sind die Arbeitsweise und Anordnungen von Maschinen, welche nach der- selben arbeiten veranschaulicht, arbeiten veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt den Druckverlauf in den Zylindern einer vierzylindrigen Viertaktbrennkraftmaschine in stark vergrössertem Massstab über i ganze Umdrehungen der Maschine. Fig. 2 stellt die Anordnung der Kurbeln ihrer Kurbelwelle dar. Fig. 3 ist eine Darstellung des Druekverlaufes vor der Turbine und Fig. 4 zeigt die Ventilerhebungen der Ein-und Auslasssteuerorgane der Vierzylindermaschine. Fig. 5 ist
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die schematische Darstellung. einer achtzylindrigen Viertaktmaschine mit zwei Abgasturbine und Fig. 6 zeigt die Anordnung ihrer Kurbeln der Hauptwelle. In Fig. 7 und 8 sind besondere Ausbildungen voll Abgasturbinen dargestellt.
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bzw. IV sind die vier Zylinder in der Ordnung wie sie nebeneinander liegen.
In ihnen folgen sich die Arbeitsvorgänge entsprechend den Zahlen 1, 2, 3 bzw. 4 derart, dass sich nach je 180 Umdrehung der Kurbelwelle jeder Vorgang wiederholt. Verfolgen wir nun den Druekverlauf im Zylinder III, (- , so
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organ. Die Abmessungen der Zuleitung zur Turbine sind nun aber entsprechend der Erfindung so bemessen, dass nun der Auspuffdruck, om Moment der Öffnung des Auspufforgans nicht plötzlich, sondern verhältnismässig langsam bei der weiteren Wellendrehung über 180 gegen 360 sinkt. In Fig. 1 ist angenommen, dass dieser Druck etwas tiefer sinkt als der Aufladedruck, der dann im Verlaufe des Saughubes von 3600 bis 180 Wellenumdrehung während der zweiten Umdrehung herrscht.
Während der weiteren Drehung der Maschine von 1800 bis 3600 wird dann die im Zylinder befindliche Ladung wieder verdichtet. Das Ende der Verdichtung sowie die Verbrennung und der Anfang der Expansion ist durch die Linienzüge pl nicht dargestellt, um einen zu kleinen Massstab zu vermeiden. Die Verbrennung kann ähnlich wie eine Explosion, wie eine Verbrennung unter konstantem Druck oder sonstwie verlaufen.
Fig. 3 zeigt nun die Wirkung der eingeschlagenen Arbeitsweise auf den Druck in der Abgasleitung.
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in der Abgasleitung des Zylinders 111 stark an, um dann gegen 360 unter den Aufladedruck p. zu fallen.
Um 360 herum beginnt dann der gleiche Vorgang wieder, der nun durch die ausströmenden Auspuffgase des Zylinders IV hervorgerufen wird usw. pa stellt sowohl in Fig. 1 wie in Fig. 3 den Atmosphärendruck vor, wodurch zum Ausdruck kommt, dass es sich um eine Maschine mit Aufladung handelt.
Betrachtet man nun in Fig. 4 die Ventilerhebungskurven am und des Zylinders 111 (2), wovon die erstere jene des Auspufforgans und letztere jene des Einlassorgans darstellt, so erkennt man.
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3600 sich'wieder zu schliessen. In diesem Moment beginnt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, der Druck in der Abgasleitung wieder über den Aufladedruck Po zu steigen, da das Auspufforgan des Zylinders IV, entsprechend der Erhebungskurve a', sich vorher geöffnet hat und die in die Abgasleitung strömenden Gase den Druck dort wieder erhöht haben.
Im Moment, wo während der ersten Masehinenumdrehung der
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also je in 1800 Wellendrehung, die Zündfolgen der anderen vier Zylinder ebenfalls, nur sind diese Zündfolgen gegenüber den anderen um 900 versetzt.
Statt zwei Turbinen kann auch nur eine angeordnet sein, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. 21 und : Z2 sind wieder die zwei Zuleitungen zur einzigen Turbine 23, beispielsweise mit zwei voneinander getrennten Eintrittsquerschnitten. 25 ist die Welle dieser Turbine.
Man kann auch zwei Turbinen anordnen, die, wie Fig. 6 darstellt, zusammengebaut sein können,
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