Brennkraftmaschine mit Abgasturbine und Ladepumpe. Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung von Brennkraftmaschinen mit Ladepumpen, bei welchen die Energie der Auspuffgase in Turbinen verwertet wird.
Es ist bei Zweita1Ltbrennkraftmaschinen mit teil weiser Füllung von vorverdichteter Ladeluft schon vorgeschlagen worden, die vollständige Expansion der Verbrennungsgase bis zum Gegendruck derart zu erreichen, dass die Kol- benmaschinenarbeit ganz zur Durchführung der Vorverdichtung benützt wird und die Verbrennungsgase auf einen mit dem Lade luftdruck theoretisch übereinstimmenden Zwischendruck herunter expandieren und erst .darin eine, allein äussere Arbeit leistende Tur- b-ne beaufschlagen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun ebenfalls die vollständige Expansion .der Ver brennungsgase auszunützen, es soll dies aber mit einer andern Einrichtung erreicht wer den. Diese ist so getroffen. dass -die Verbren nungsgase unter raschem Druckabfall einer seits' in der Brennkraftmaschine und ander seits in einer ersten Turbine Arbeit leisten und nachher zwecks weiterer Arbeitsleistung in eine- zweite Turbine überströmen. Die Aus bildung kann derart sein, dass beide Turbinen auf die gleiche Welle arbeiten. Dabei können dieselben zum Beispiel zum Antrieb der Lade pumpen, oder von Elektrogeneratoren benützt werden; oder :die eine oder andere Turbine. oder beide können mit der Brennkraft-, mäschine gekuppelt sein.
Ferner können Mittel vorgesehen sein, um durch ,die Brenn- kraftmaschine hindurch Spülluft in die erste oder zweite Turbine oder in beide Turbinen einzuführen. Des weiteren kann die Ausbil dung so getroffen sein, @dass bei bestimmten, Belastungen oder Betriebsarten alle Verbren nungsgase nach Austritt aus der Brennkraft maschine nur der zweiten Turbine zuströmen.
In den Fig. 1 bis 7 ist der Erfindungs gegenstand beispielsweise dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Arbeitsweise hei der Anwendung auf Vier-taktbrennkraft- maschinen, die FiG. 3 und 4 diejenige bei Zweitaktbrennkraftmaschinen; .die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Maschi nenanlage mit einer Viertakt- und die Fig. 3 und 7 solche mit Zweitaktbrennkraftmaschi- nen.
In Fig. 1 ist 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1 das Indikatordiagramm der Viertaktbrennkraft- maschine. 1, 2, 3 entspricht dem Saug-, 3.; 4 dem Verdichtungs-, 4, 5, 6, 7 dem Verbreii- nungs- und Ausdehnungshub.
Bei 6 beginnt der Vbertritt eines Teils der Verbrennungs gase unter raschem Druckabfall bis zum Punkt 8 in die erste Turbine, und von 8 bis 1 findet das Ausstossen der noch in der Brenn kraftmaschine verbleibenden VerbrennuDgs- gase in die zweite Turbine statt. Das ideelIe Arbeitsdiagramm der ersten Turbine wird durch die senkrecht schraffierte Fläche 6, 7, 8, 9, 6 (I) dargestellt, während die ideelle Arbeitsleistung in der zweiten Turbine durch die schief schraffierte Fläche 10, 11, 12, 13, 10 (1I) veranschaulicht wird.
Die Fig. 2 zeih den zeitlichen Verlauf der Vorgänge .entsprechend Fis. 1 während einer I; mdre- hung, das heisst dem Ausdelinungs- und Aus puffhube in der Brennkraftmaschine. Ent sprechende Purllae sind gleich bezeichnet. Der Weg des Kurbelzapfenmittels wird durch den Kreis .4, 6, 7, 8, 10 dargestellt.
Die bei plötzlichem Druckabfall in der Brenn- kraftmaschine und in der ersten Turbine stattfindende Arbeitsleistung findet auf dem Kurbelweg 6, 7, 8 statt, Daran schliesst sich auf dem Kurbelweg 8, 1 bezw. 8, 10 die jenige der Verbrennungsgase in der zweiten Turbine an. 14, 15, 16. 17, 14 ist das ideelle Indikatordiagramm der Ladepumpe, welche der & rennlcraffmaschine die vorverdichtete Ladung zubringt. Der der Arbeitsleistung der ersten Turbine entsprechende Kurbelwin kel ist. mit I, derjenige welcher der zweiten Turbine entspricht, ist mit II bezeichnet.
Die dargestellten Druckunterschiede zwi schen der Aussehublinie 8, 1 der Brennkraft maschine und dem Eintrittsdruck. 10, 9, 13 in die zweite Turbine sind durch den Druckv er- lust beim Überströmen der Verbrennungsgase aus der Brennkraftmaschine in die Turbine bedinct. Ebenso ergeben sich beim Ansaugen in den Vorverdichter, entsprechend der An sauglinie 17,
14 gegenüber dem Atmosphären- druck und beim Laden der Zylinder der Brennkraftmaschine entsprechend den Linien 1, 2, 3 gegenüber 16, 15 Druckverluste. Es kann auch während des Aussehiebens der Verbrennungsgase in die zweite Turbine ent sprechend 10, 9, 13 der Druck sich etwas än dern, also nicht ganz wie gezeichnet ver laufen.
Die Fig. 3 und 4 stellen die Arbeitsweise bei einer im Zweitakt arbeitenden, nach ,der Erfindung ausgebildeten Brennkraftmaschine ebenfalls anband eines Indikatordiagramms (Fig. 3) und eines Kurbeldiagramms (Fig. 4) dar.
In der Fig. 3 ia 20, 21, 22_ 23, 24, 25, 20 .das Diagrainni der Zweitaktbrennkraft- maschine; 20, 2l ist die Verdichtungslinie, 21, 22, 23 entspricht der Verbrennungs- und Expansionsperiode.
Auf dem Wege 23, 24 findet das Überströmen eines Teils der Ver- brennungsraz,e in die erste Turbine statt. 24 bis 25 und zurück bis 24 entspricht der Spül- perio,(le, das heisst auf dem entsprechenden Kolbenwege werden die in den Zylindern der Brelinl-Ira.ftmascliinc noch verbliebenen Aus puffgase durch neue Ladung hinausgespült. Auf dem Wege 24, 20 kann dies noch fort gesetzt werden, oder es kann auch eine Auf- ladunIe; stattfinden, und bei 20 beginnt die eigentliche Verdichtung.
Das ideelle Indikatordiagramm der ersten Turbine wird durch die Fläche 23, 24, 26, 23 dargestellt, das heisst durch die senkrecht schraffierte Fläche I. Die entsprechend dein Kolbenweg 24, 25, 20 aus der Brenrikraft- maschine hinausgespülten, sowie .die aus der Turbine I austretenden Verbrennungsgase gelangen in die Turbine II und leisten dort entsprechend der Diagrammfläche 27, 28, 29, 30, 27 gemeinsam Arbeit. Diese Fläche ist mit 1I bezeichnet und schief schraffiert.
Das Indikatordiagranim des Vorverdichters für die Ladung der Brennkraftmaschine wird durch die Fläche 31. 32. 33, 34, 31 darge stellt.
Ans der Fig. 4, in welcher die der Fig. 3 entsprecllen.den Punlzte Bleichbezeichnet sind, sieht man, dass auf (lern Kurbelwege 23, 24 entsprechend dem Kurbelwinkel I bei star kem Druckabfall gleichzeitig in der Brenn- kraftmaschine und dex ersten Turbine Arbeit geleistet wird.
Anschliessend daran erfolgt das Ausspülen der in der Brennkraftmascliine verbliebenen Verbrennungsgase auf dem Kurbelwege 24, 25, 24a, 20 und Übertritt derselben in .die zweite Turbine entsprechend dem Kurbelwinkel II. Steht der Kolben der Brennkraftmaschine in der dem Punkt 20 entsprechenden Stellung, so werden die Spül und Auspufforgane geschlossen und die Ver bindung Vorverdichter-Brennkraftmaschine- Abgasturbine ist unterbrochen.
In der Brenn- kraftmaschine beginnt nun die Verdichtung entsprechrend 20, 21.
Die Fig. 5 stellt schematisch ein Ausfüh rungsbeispiel einer nach den Diagrammen Fig. 1 und 2 arbeitenden Kraftmaschinen anlage dar. 40 ist der Vorverdichter, welcher durch die Leitung 41 seine Ladung, z. B. at mosphärische Luft oder brennbares Gemisch, ansaugt und in verdichtetem Zustand durch die Leitung 42 an die Viertaktbrennkraft- maschine 43, von der nur ein Zylinder dar- Crestellt ist. durch ihr Einlassventil 47 abgibt. 45 ist der Kolben, :der in der gezeichneten Stellung in der Nähe des untern Totpunktes angekommen ist.
Zur Durchführung des Ar beitsverfahrens nach Fig. 1 und 2 steht nun der Arbeitszylinder 48 durch eine Leitung 49 mit einer Turbine I in Verbindung. In diese Leitung 49 kann ein selbsttätig wirkendes oder gesteuertes Abschlussorgan 51 eingebaut sein. Da. die Turbine I mit :dem Laufrad 50 mit stark fallendem Druck arbeiten soll, wird die Leitung 49 nur so gross gewählt, dass die Gase mit grosser Geschwindigkeit durchstreichen und kein Ansammeln dersel ben dort stattfindet. Die Eintrittsdüsen 52 in -die Turbine 50 sind ebenfalls so zu wäh len, dass eine noch gute Ausnützung der Ex pansionsenergie der Verbrennungsgase statt findet.
Die Turbine I kann aus einem oder meh reren Laufrädern bestehen.
Eine zweite Abgasleitung 53 führt den im Zylinder 48 verbliebenen Teil der Ver- brennungsgase während des Ausschubhubes in die Turbine II, welche im gezeichneten Beispiel aus einem ersten Leitrad 54, einem "ersten Laufrad 55 und einem zweiten Leit- bezw. Laufrad 56 bezw. 57 besteht.
Im Ge gensatz zur Leitung 49 werden die Leitung 53 und die Querschnitte in der Turbine 1I mit Vorteil so gewählt, dass die Verbren nungsgase mit annähernd konstantem Druch der Turbine II zufliessen. Im gezeichneten Beispiel sind die Turbinenlaufräder 50, 55 und 57 auf einer gemeinsamen Welle be festigt. Die aus dem Laufrad 50 austreten den Verbrennungsgase gelangen in den mit der Leitung 53 in Verbindung stehenden Sammelraum 58 und von dort ebenfalls in die Turbine II und von dort in den Auspuff stutzen 59.
Die Arbeitsweise der Kraftanlage ist nun derart, dass "ach beendeter Expansion in der Brennkraftmaschine der Kolben in der Nähe des untern Totpunktes (gezeichnete Kolben stellung) die Verbindung zwischen dem Kraftzylinder 48 und .der Turbine I durch die Leitung 49 herstellt. (Der Deutlichkeit halber sind die Austrittsschlitze in der Zeichnung im Verhältnis zu,den Zylinderab messungen übertrieben gross dargestellt.) Durch den im Kraftzylinder 48 herrschenden Überdruck öffnet sich das Rückschlagventil 51 und ein Teil der Verbrennungsgase strömt unter starkem Druckabfall in die Turbine I.
Dieses Überströmen dauert so lange, bis im Kraftzylinder im gleichen Zeitpunkt gegen über .dem Eintrittsraum 58 zur Turbine 1I kein wesentlicher Überdruck mehr besteht. In diesem Zeitpunkt öffnet sich das Ventil 44, und der nun nach oben gehende Kolben stösst die im Kraftzylinder noch verblie- nen Gase durch die Leitung 53 in :die Tur bine 1I aus.
Inzwischen hat sich das Organ 51 wieder geschlossen, es können keine Verbrennungs gase mehr durch dasselbe in die Turbine II gelangen. Nach beendetem Ausschubvor- gang wird das Ventil 44 wieder geschlossen, ,das Einlassventil 47 geöffnet, und es folgt das bei Viertaktmaschinen bekannte Ansau- gen der neuen Ladung. Geben Ende des Saughubes deckt der Kolben die Leitung 49 wieder ab.
Um nun bei der gezeichneten Ausführung zu verhindern, dass in diesem Zeitpunkt Verbrennungsgase aus der Leitung 49 oder der Turbine I in .den Kraftzylinder 48 gefangen, ist das R.ückschlagventil 51 oder ein besteuertes Organ so eingebaut, dass dasselbe den Zutritt zum Kraftzylinder nun abschliesst.
Die Abgasturbinen I und II können auch ,je mit besonderem Gehäuse versehen oder für sieh unabhängig sein. Ausser an die Ladepumpe 4(1 können sie auch noch Kraft nach aussen, zum Beispiel an einen' Elektrogenerator 60, ab- (reben. Sie könnten auch zum Beispiel mit telst eines Zwischengetriebes mit der Brenn kraftmaschine gekuppelt sein.
Die Fib. 6 und 7 stellen Maschinenanlagen finit Zweitaktbrennkra.ftmaschinen dar. Ent sprechende Teile sind mit gleichen Ziffern wie in Fig. 5 bezeichnet.
Beider in Fig. 6 gezeichneten Anordnung fördert der Vorverdicliter 40 seine Förder inenge durch die Leitung 42 und die Ein trittsschlitze 4 7 in den Kraftzylinder 48.
Durch das Ventil 51 findet auf dem entsprechend der Diagrammlinie 23, 24 in der Fic. 3 das Überströmen der sich stark entspannenden Verbreiiiiungsgase durch .die Leitung 49 in die Turbine I statt. Diese be steht aus einem von Düsen 52 beaufschlagten Laufrad 50. Während dieses Vorganges hält der Kolben 45 noch die Öffnungen 47 und 44 in der Zylinderwand geschlossen.
Diese werden erst hegen Ende des Hubes in der ;ezeiehneten Stellung vom Kolben 45 freige legt. Auch in Fig. 6 sind die Austrittsschlitze iin Verhältnis zu den Zylinderabmessungen übertrieben gross geze:
ehnet. Von diesem Zeitpunkte ab strömt neue Ladung durch die Schlitze 47 in den Zylinder 48 ein und die noch dort befindlichen V erbrennungsgase werden durch die Schlitze 44 und die Leitung 53 in die Turbine 1I mit den Leiträdern 54 und 56 und den Laufrädern' 55 und 57 hin durchgetrieben.
Nach erfol ter Arbeitslei= tung, welche in der Turbine II gemeinsam mit .den aus der Turbine I tretenden Gasen erfolgt, gelangen die Gase in den Austritts stützen 59 und von dort ins Freie. 46 ist das Brennstoffventil.
Ein solches ist nicht noll-- w e n- di-, wenn durch den Vorverdichter 40 Brennstoffluftgemisch befördert wird.
Bei der Anordnung- nach der Fig, 7 ge schieht die Einführung -rler vorverdichteten Ladung durch zwei übereinander angeord nete Schlitzreihen 47 und 4711, wobei der Zu tritt vom Zylinder 48 zu der Leitung 42 durch die obern Schlitze 47a durch Ventile 47>> abgeschlossen werden kann,
Ferner mün den beide Turbinenzuleitungen 49 und 53 durch Schlitze 49a und 44 in der Zylinder- wand. In der Leitung 49 ist ein Rückschlag- ventil 51. eingebaut.
Beim Kolbenniedergang legt der Kolben zuerst, die Schlitze 49a und 47a frei. Das @Tentil 411i verhindert, solange noch Über- drucl:# im Zylinder 48 besteht; das Über strömen von Verbrennungsgasen in die Zu leilung 42. Hingegen öffnet dieser Überdruck das Rückschlagventil 51 und die Verbren nungsgase strömen durch die Leitung 49 und die Düsen 5 2 auf das Laufrad 50. Dies dauert so lange, bis die Drücke in der Lei tung 49 und in dem Sammelraum 58 sich nahezu ausgeglichen haben.
Ungefähr in die sem Zeitpunkt legt der Kolben 4:5 die Aus- lassschlitze 44 frei, ebenso die Einlassschlitze 47. Die vorverdichtete Ladung tritt in den Zylinder 48 ein und treibt. die Verbrennungs gase durch die Schlitze 44 in die Leitung 53 zur Turbine 1I, wo diese mit den aus der Turbine I kommenden Gasen Arbeit leisten. Das Ventil 47U öffnet sieh, sobald in der Zuleitung 42 gegenüber dem Zylinder innern sich ein gewisser Überdruck einge stellt hat.
Es tritt dann auch durch die obern Schlitze .17a neue Ladung ein.
Ein Durchspülen mittelst neuer L adiant; kann bei allen Ausführungen Fig. 5, 6 und 7 sowohl durch die Leitung 49 in die Turbine E-als auch durch die Leitung 53 in die Tur bine II erfolgen. Bedingung hierzu ist nur, dass die Organe 47 und 51 und 47 oder 47a und. 44 "gleielizeiti,-- geöffnet bleiben.
Die Steuerung der Organe 51 kann so gebildet sein, dass dieselben zum Beispiel <B>i</B> aus bei bestimmten Maschinenbelastungen ge schlossen gehalten werden, so dass dann nur die Turbine II von den Verbrennungsgasen beaufschlagt wird. Dies empfiehlt sich dann. wenn infolge kleiner Belastung und entspre chend kleiner Brennstoffüllung der Druckab fall ss bis 8 nach Fig. 1 oder 23 bis 24 nach Fig. 3 so klein geworden ist, dass sieh eine Ausnützung der Energie in der Turbine i nicht mehr lohnt.
Bei Mehrzylinder - Brennkraftmaschinen können Leitungen 49 und Düsen 52 zwecks Vermeidung einer gegenseitigen Störung der aus den einzelnen Zylindern austretenden Verbrennungsgase von jedem Zylinder 48 aus gesondert zur Turbine I führen.
Statt einfachwirkenden Brennkraftmaschi- nen können auch doppeltwirkende oder sol che mit gegenläufigen Kolben vorgesehen sein.
Internal combustion engine with exhaust gas turbine and charge pump. The invention relates to a special design of internal combustion engines with charge pumps, in which the energy of the exhaust gases is utilized in turbines.
In two-cylinder internal combustion engines with partial filling of pre-compressed charge air, it has already been proposed to achieve the complete expansion of the combustion gases up to the counterpressure in such a way that the piston machine work is used entirely to carry out the pre-compression and the combustion gases are reduced to a theoretically consistent pressure with the charge air pressure Expand the intermediate pressure and only then pressurize a turbine that does only external work.
The present invention also aims to fully expand the combustion gases, but this is to be achieved with a different device. This is so hit. that -the combustion gases under a rapid pressure drop on the one hand 'in the internal combustion engine and on the other hand in a first turbine do work and then overflow into a second turbine for the purpose of further work. The training can be such that both turbines work on the same shaft. The same pumps can be used, for example, to drive the loading, or by electric generators; or: one or the other turbine. or both can be coupled to the internal combustion engine.
Furthermore, means can be provided for introducing scavenging air through the internal combustion engine into the first or second turbine or into both turbines. Furthermore, the design can be designed so that, under certain loads or operating modes, all combustion gases only flow to the second turbine after exiting the internal combustion engine.
In Figs. 1 to 7, the subject invention is shown, for example.
FIGS. 1 and 2 show the mode of operation when used on four-stroke internal combustion engines, the FiG. 3 and 4 those in two-stroke internal combustion engines; FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a machine system with a four-stroke internal combustion engine, and FIGS. 3 and 7 show one with two-stroke internal combustion engines.
In Fig. 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 1 is the indicator diagram of the four-stroke internal combustion engine. 1, 2, 3 corresponds to the suction, 3 .; 4 the compression, 4, 5, 6, 7 the expansion and expansion stroke.
At 6, part of the combustion gases begins to pass into the first turbine with a rapid pressure drop up to point 8, and from 8 to 1 the combustion gases still remaining in the internal combustion engine are expelled into the second turbine. The ideal work diagram of the first turbine is represented by the vertically hatched area 6, 7, 8, 9, 6 (I), while the ideal work output in the second turbine is shown by the obliquely hatched area 10, 11, 12, 13, 10 (1I ) is illustrated.
FIG. 2 shows the course of the processes over time, corresponding to FIG. 1 during an I; mdre- rotation, that is, the evacuation and exhaust stroke in the internal combustion engine. Corresponding purllae are labeled the same. The path of the crank pin means is represented by the circle .4, 6, 7, 8, 10.
The work that takes place in the event of a sudden pressure drop in the internal combustion engine and in the first turbine takes place on the crank path 6, 7, 8. This is followed by the crank path 8, 1 and 8, respectively. 8, 10 that of the combustion gases in the second turbine. 14, 15, 16. 17, 14 is the ideal indicator diagram of the charge pump that feeds the pre-compressed charge to the rennlcraff machine. The crank angle corresponding to the work of the first turbine. with I, the one which corresponds to the second turbine, is designated with II.
The pressure differences shown between tween the Aussehublinie 8, 1 of the internal combustion engine and the inlet pressure. 10, 9, 13 in the second turbine are caused by the pressure loss when the combustion gases overflow from the internal combustion engine into the turbine. Similarly, when sucking into the pre-compressor, corresponding to suction line 17,
14 compared to atmospheric pressure and when loading the cylinders of the internal combustion engine according to lines 1, 2, 3 compared to 16, 15 pressure losses. It can also change slightly during the Aussehiebens the combustion gases in the second turbine accordingly 10, 9, 13 the pressure, so not run as shown ver.
3 and 4 show the mode of operation in a two-stroke internal combustion engine designed according to the invention, also using an indicator diagram (FIG. 3) and a crank diagram (FIG. 4).
In FIG. 3 generally 20, 21, 22_ 23, 24, 25, 20 .the diagram of the two-stroke internal combustion engine; 20, 2l is the compression line, 21, 22, 23 corresponds to the combustion and expansion period.
A part of the combustion chamber e flows over into the first turbine on the path 23, 24. 24 to 25 and back to 24 corresponds to the flushing period, (le, that is, the exhaust gases still remaining in the cylinders of the Brelinl-Ira.ftmascliinc are flushed out by new charge on the corresponding piston path. This can be done on path 24, 20 can still be continued, or charging can also take place, and the actual compression begins at 20.
The ideal indicator diagram of the first turbine is represented by the area 23, 24, 26, 23, that is, by the vertically hatched area I. The ones flushed out of the combustion engine according to the piston travel 24, 25, 20, as well as those from the turbine I exhausting combustion gases reach turbine II and work there together according to the diagram area 27, 28, 29, 30, 27. This area is labeled 1I and hatched obliquely.
The indicator diagram of the supercharger for the charge of the internal combustion engine is represented by the area 31, 32, 33, 34, 31.
From FIG. 4, in which the punctuation marks Bleich denoted in FIG. 3, it can be seen that on (learn crank paths 23, 24 corresponding to the crank angle I in the case of a strong pressure drop, work simultaneously in the internal combustion engine and the first turbine is done.
The combustion gases remaining in the internal combustion engine are then flushed out on the crank paths 24, 25, 24a, 20 and transferred to the second turbine according to crank angle II. If the piston of the internal combustion engine is in the position corresponding to point 20, the Flushing and exhaust organs are closed and the connection between the pre-compressor-internal combustion engine-exhaust gas turbine is interrupted.
In the internal combustion engine, the compression now begins accordingly 20, 21.
Fig. 5 shows schematically a Ausfüh approximately example of a working according to the diagrams Fig. 1 and 2 engine plant. 40 is the supercharger, which through the line 41 its charge, z. B. atmospheric air or combustible mixture, is sucked in and in a compressed state through the line 42 to the four-stroke internal combustion engine 43, of which only one cylinder is shown. releases through its inlet valve 47. 45 is the piston: which has arrived in the position shown near the bottom dead center.
To carry out the work process according to FIGS. 1 and 2, the working cylinder 48 is now connected to a turbine I through a line 49. An automatically acting or controlled closing element 51 can be built into this line 49. There. the turbine I with: the impeller 50 is to work with a sharply falling pressure, the line 49 is only chosen so large that the gases pass through at high speed and no accumulation of the same takes place there. The inlet nozzles 52 in the turbine 50 are also to be chosen so that the expansion energy of the combustion gases is still used effectively.
The turbine I can consist of one or more impellers.
A second exhaust pipe 53 leads the part of the combustion gases remaining in the cylinder 48 during the extension stroke into the turbine II, which in the example shown consists of a first stator 54, a first impeller 55 and a second stator or impeller 56 or 57 consists.
In contrast to the line 49, the line 53 and the cross-sections in the turbine 1I are advantageously selected so that the combustion gases flow to the turbine II at an approximately constant pressure. In the example shown, the turbine wheels 50, 55 and 57 are fastened on a common shaft BE. The combustion gases emerging from the impeller 50 reach the collecting space 58 connected to the line 53 and from there also into the turbine II and from there into the exhaust port 59.
The operation of the power plant is now such that after the expansion in the internal combustion engine, the piston near the bottom dead center (piston position shown) establishes the connection between the power cylinder 48 and the turbine I through the line 49. (For the sake of clarity the outlet slits in the drawing in relation to the cylinder dimensions are shown exaggerated.) Due to the overpressure prevailing in the power cylinder 48, the check valve 51 opens and part of the combustion gases flows into the turbine I with a strong pressure drop.
This overflow lasts until, at the same point in time, there is no longer any significant overpressure in the power cylinder compared to the inlet chamber 58 to the turbine 1I. At this point in time the valve 44 opens and the piston, which is now moving upwards, expels the gases still remaining in the power cylinder through the line 53 into the turbine 1I.
In the meantime, the element 51 has closed again, and combustion gases can no longer pass through it into the turbine II. After the end of the extension process, the valve 44 is closed again, the inlet valve 47 is opened, and the new charge is sucked in, as is known in four-stroke engines. At the end of the suction stroke, the piston covers the line 49 again.
In order to prevent combustion gases from line 49 or turbine I being trapped in the power cylinder 48 at this point in time, the check valve 51 or a controlled device is installed in such a way that it now closes access to the power cylinder .
The exhaust gas turbines I and II can also each be provided with a special housing or be independent for themselves. In addition to the charge pump 4 (1, they can also transfer power to the outside, for example to an electric generator 60. They could also be coupled to the internal combustion engine, for example by means of an intermediate gear.
The fib. 6 and 7 represent machine systems finite two-stroke combustion machines. Corresponding parts are denoted by the same numbers as in FIG.
In the arrangement shown in FIG. 6, the pre-dicliter 40 conveys its conveyance closely through the line 42 and the entry slots 4 7 into the power cylinder 48.
Through the valve 51 takes place on the corresponding to the diagram line 23, 24 in FIG. 3 the overflow of the strongly expanding diffusion gases through the line 49 into the turbine I. This be available from an impeller 50 acted upon by nozzles 52. During this process, the piston 45 still keeps the openings 47 and 44 in the cylinder wall closed.
These are only exposed at the end of the stroke in the position shown by the piston 45. In Fig. 6, too, the exit slits are exaggerated in relation to the cylinder dimensions:
ehnet. From this point in time new charge flows through the slots 47 into the cylinder 48 and the combustion gases still located there are through the slots 44 and the line 53 into the turbine 1I with the guide wheels 54 and 56 and the impellers 55 and 57 driven through.
After the work line, which takes place in turbine II together with the gases emerging from turbine I, the gases reach the outlet supports 59 and from there into the open. 46 is the fuel valve.
Such a situation is not necessary if the fuel-air mixture is conveyed through the pre-compressor 40.
In the arrangement according to FIG. 7, the introduction takes place -rler pre-compressed charge through two rows of slots 47 and 4711 arranged one above the other, with the addition of the cylinder 48 to the line 42 through the upper slots 47a being completed by valves 47 >> can,
Furthermore, both turbine feed lines 49 and 53 open through slots 49a and 44 in the cylinder wall. A check valve 51 is installed in the line 49.
When the piston descends, the piston first exposes the slots 49a and 47a. The @ valve 411i prevents as long as there is still overpressure: # in cylinder 48; the overflow of combustion gases in the supply 42. However, this overpressure opens the check valve 51 and the combustion gases flow through the line 49 and the nozzles 5 2 to the impeller 50. This lasts until the pressures in the line 49 and have almost equalized in the collecting space 58.
At approximately this point in time, the piston 4: 5 exposes the outlet slots 44, as does the inlet slots 47. The pre-compressed charge enters the cylinder 48 and drives. the combustion gases through the slots 44 into the line 53 to the turbine 1I, where they work with the gases coming from the turbine I. The valve 47U opens as soon as a certain overpressure has been set in the supply line 42 with respect to the cylinder.
New charge then also enters through the upper slots .17a.
Rinsing with new ladders; can in all embodiments Fig. 5, 6 and 7 take place both through the line 49 into the turbine E and through the line 53 into the turbine II. The only condition for this is that organs 47 and 51 and 47 or 47a and. 44 "gleielizeiti, - stay open.
The control of the organs 51 can be designed such that, for example, they are kept closed in the event of certain machine loads, so that only the turbine II is then acted upon by the combustion gases. This is then recommended. if the pressure drop ss to 8 according to FIG. 1 or 23 to 24 according to FIG. 3 has become so small that it is no longer worthwhile to use the energy in the turbine i as a result of a small load and correspondingly small fuel filling.
In multi-cylinder internal combustion engines, lines 49 and nozzles 52 can lead separately from each cylinder 48 to turbine I in order to avoid mutual interference between the combustion gases emerging from the individual cylinders.
Instead of single-acting internal combustion engines, double-acting or counter-rotating pistons can also be provided.