Brennkraftmaschinenanlage, insbesondere mit ZweitaktlnaSChine. Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine Brennkraftmaschinenanlage, ins besondere mit Zweitaktma:
schine, bei welcher der Brennkraftmaschine die Ladung, die bei Einspritzmaschinen aus der Verbrennungs luft besteht, aus abgasturbinengetriebenen und anders angetriebenen Gebläsen vorver dichtet zugefiihrt wird und an jede Auslass- leitung zwischen dem Verbrennungszylinder und der Abgasturbine eine Nebenleitung mit einem Abschlussorgan angeschlossen ist, die die Abgasturbine umgeht, wobei das<B>Ab-</B> schlussorgan während eines Teils der Spül periode geöffnet ist und spätestens in der zweiten Hälfte der Spülperiode zu schliessen beginnt.
Wenn das Abschlussorgan der Ne benleitung geöffnet wird, umgehen die Ab gase die Turbine. In der Auslassleitung fällt deshalb der Druck und ebenso der Druck in dem Zylinder, dessen Auslassorgane offen sind, so dass sich der Zylinder weitgehend von den Abgasen entleert. Durch diese Druckabsenkung wird eine grosse Druckdif ferenz zwischen der Einlass- und der Aus lassseite des Verbindungszylinders erzeugt, so dass mehr Spülluft mit grösserer Geschwür- digkeit durch den Zylinder strömt.
Die Spü lung wird eine wesentlich bessere und ist. in kürzerer Zeit vollzogen. Wegen der durch den Zylinder in die Auslassleitung übertre tenden Spülluft steigt der Druck im Aus puffrohr beim Schliessen der Nebenleitung an und folglich auch der Druck im Zylinder, so dass durch die Erfindung ein rascherer Druckanstieg im Verbrennungszylinder er reicht wird. Zweckmässig sind mindestens zwei Gebläse in Serie geschaltet, welche die Luft höher verdichten und vorteilhaft durch besondere gesteuerte oder selbsttätige Einla-ss- organe in die Verbrennungszylinder fördern.
Abgasturbinengetriebene Gebläse können als erste Verdichtungsstufe einander paral lel geschaltet, anders angetriebene Gebläse als zweite Stufe einander ebenfalls parallel geschaltet sein und die Ladung durch eine den letzteren gemeinsame Druckleitung in die Verbrennungszylinder fördern.
Bei kleinen Belastungen ist es bei Ein- splztzbrennkraftmaschinen vorteilhaft, kein zu grosses Luftgewicht im Zylinder zu haben, da sonst die Prozesstemperaturen zu niedrig werden und der Brennstoffnutzungsgrad der Anlage kleiner wird. In diesem Fall ist es besser, die Gebläse so zu schalten, dass wäh rend der eigentlichen Durchblaseperiode alle Gebläse in die Zylinder fördern.
Ander seits kann bei bestimmten Anlagen, wie Fahrzea bomaschinen, der Fall eintreten, dass während längerer Zeit die Höchstleistung abgegeben werden muss, beispielsweise, wenn Zeit aufgeholt werden muss. Dann lassen sich durch entsprechende Schaltung der Ge bläse und Betätigung des Abschlussorganes der Nebenleitung beste wärmetechnische Be dingungen erzielen, indem ein Teil der Ge bläse zum Durchspülen parallel und ein Teil der Gebläse zum Erzeugen eines hohen Druckes in den Zylindern in Serie geschaltet wird.
In der Zeichnung ist eine Brennkraft- maschinenanlage mit einer einfachwirkenden Sechszylinder - Zweitaktmaschine als bei spielsweise Ausführung des Erfindungs gegenstandes dargestellt. Die Erfindung lässt sich natürlich ebenso gut bei Anlagen mit einfachwirkenden Viertakt- und doppelt wirkenden Vier- oder Zweitaktmaschinen anwenden.
1 ist eine einfachwirkende Sechszylinder- Zweitaktmaschine. 2 ist eine Abgasturbine, 3 das von dieser direkt angetriebene Gebläse. Das Gebläse 4 wird durch einen Elektro motor 5 und dieser vermittelst einer Bat terie 6 angetrieben. Die Abgase der Ver brennungszylinder 7 bis 12 werden durch die Sammelleitungen 13 und 14 zu der Abgas turbine 2 geleitet. 15 und 16 sind Über- ;;
trömorgane, von denen Nebenleitungen 17, 1.8 in die Abgasleitung 19 nach der Tur bine führen. Vermittelst der Absperrorgane 20 und 21 können die Abgase in einen Ab- ivärmeverwerter 22 geleitet, oder .direkt ins Freie geführt werden. Die Überströmorgane 15 und 16 werden jeweils hinter den Aus puffstössen in den Abgasrohren 13 bezw. 14 von Nocken 23, 24 der Nockenwelle 2-5 ge öffnet und beginnen spätestens in der zwei- ten Hälfte der Spülperiode mit dem Schlie ssen.
Die Nockenwelle 25 wird von der Kur belwelle 26 aus durch Getriebe 27, 28 an getrieben. Die Gebläse 3 und 4 fördern durch Leitungen 29 bezw. 30 über Leitungen -47 zu den Verbrennungszylindern 7 3 bis 12. Das abgasturbinengetriebene Gebläse 3 und das vom Elektromotor angetriebene Gebläse 4 fördern unabhängig voneinander in die Verhrennungszylinder, wenn, wie ge zeichnet, die Absperrorgane 31 und 32 offen und die Absperrorgane 33, 34 und 35 ge schlossen sind. Durch Öffnen des Absperr- organes 35 werden die Druckleitungen 29 und 30 miteinander verbunden, so dass in beiden Leitungen der gleiche Druck herrscht.
Soll ein höherer Aufladedruck erreicht wer den, so können die Gebläse 3 und 4 in Serie geschaltet werden, indem nach dem Schlie ssen der Absperrorgane 32 und 35 und Öff nen des Absperrorganes 34 das Gebläse .l aus der Druckleitung 29 des Gebläses 3 an saugt. Umgekehrt saugt nach dem Schliessen der Absperrorgane 31 und 35 und Öffnen des Absperroro,alies 33 das Gebläse 3 aus der Druckleitung 30 des Gebläses 4 an. In die Leitungen 36 bis 4 7 sind weitere, nicht ge zeichnete Absperrorgane eingebaut, die jeweils derart geschaltet werden, dass nur aus einer der beiden Druckleitungen 29 bezw. 30 in die Verbrennungszylinder 7 bis 12 ge fördert wird.
Natürlich können mehrere Abgasturbinen angeordnet sein, die ein oder mehrere Ge bläse antreiben, die unter sich und mit den anderswie angetriebenen Gebläsen parallel, in Serie, oder teils in Serie und teils parallel geschaltet sein können. Bei Brennkraft- maschinenanlagen mit einer Zweitakt maschine kann das Abseblussorgan .der Ne benleitung so betätigt werden, dass der tiefste Druck im Auspuffrohr jeweils in der ersten Hälfte der Spülperiode eintritt und dann vor dem Auslass des Zylinders geschlossen werden, wobei durch in Serie geschaltete,
von Abgasturbinen und anders angetriebenen Gebläsen vorverdichtete Ladung in den Ver- brennungszylin.d-er gefördert wird, oder dass der tiefste Druck im Auspuffrohr jeweils in der zweiten Hälfte der Spülphase eintritt und dass das Abschlussorgan der Neben leitung nach dem Auslass des Zylinders ge- ;c:hlossen wird, wobei zur Zeit des tiefsten Druckes im Auspuffrohr alle Gebläse in den Verbrennungszylinder fördern.
U in einen raschen Druckanstieg im Ver brennungszylinder zu erreichen, wird das Abschlussorgan der Nebenleitung vor dem Auslassorgan des auspuffenden Zylinders geschlossen und verdichtete Ladung durch ein nicht von einer Abgasturbine angetrie benes Gebläse durch besonders gesteuerte Einlassorgane in die Verbrennungszylinder gefördert. Soll der Druckanstieg noch aus geprägter sein, werden zwei Gebläse, wovon eines von einer Abgasturbine angetrieben sein kann,
in Seite geschaltet und fördern durch besonders gesteuerte Einlassorgane in die Verbrennungszylinder. Dabei kann da, Abschlussorgan der Nebenleitung so ge- .steuert werden, dass der tiefste Druck. im Auspuffrohr in der ersten Hälfte der Spül phase eintritt.
Das Abschlussorgan der Nebenleitung kann auch so gesteuert wer- (!en, dass der tiefste Druck im ALLshuffrolir erst in der zweiten Hälfte der Spülphase eintritt, das Abschlussorgan der Neben leitung nach dem Auslassorgan des Zylinders geschlossen wird und während des tiefsten Druckes in der Auspuffleitung alle Gebläse in den Verbrennungszylinder fördern, so dass am Ende der Spülperiode im Zylinder ein hoher Druck erreicht ist.
Internal combustion engine system, especially with a two-stroke engine. The present invention relates to an internal combustion engine system, in particular with a two-stroke engine:
Machine in which the charge, which in injection machines consists of the combustion air, is supplied to the internal combustion engine in a pre-compressed form from exhaust-gas turbine-driven and otherwise driven fans, and a secondary line with a closing element is connected to each outlet line between the combustion cylinder and the exhaust-gas turbine Bypass exhaust gas turbine, the <B> closing </B> closing element is open during part of the flushing period and begins to close at the latest in the second half of the flushing period.
When the closing element of the secondary line is opened, the exhaust gases bypass the turbine. The pressure in the outlet line therefore falls, as does the pressure in the cylinder, the outlet organs of which are open, so that the cylinder is largely emptied of the exhaust gases. As a result of this pressure reduction, a large pressure difference is generated between the inlet and outlet side of the connecting cylinder, so that more scavenging air with greater ulceration flows through the cylinder.
The flushing is and is much better. completed in less time. Because of the scavenging air exerted by the cylinder in the exhaust line, the pressure in the exhaust pipe rises when the secondary line closes, and consequently the pressure in the cylinder, so that the invention achieves a more rapid pressure increase in the combustion cylinder. At least two fans are expediently connected in series, which compress the air to a higher level and advantageously convey it into the combustion cylinder through specially controlled or automatic inlet devices.
Exhaust-gas turbine-driven fans can be connected in parallel to one another as the first compression stage, fans driven differently as a second stage can also be connected in parallel to one another and promote the charge through a pressure line common to the latter into the combustion cylinder.
In the case of small loads, it is advantageous in single-stage internal combustion engines not to have too much air weight in the cylinder, since otherwise the process temperatures will be too low and the system's fuel efficiency will be lower. In this case, it is better to switch the fans so that all fans feed into the cylinders during the actual blow-through period.
On the other hand, with certain systems, such as automotive machines, it can happen that the maximum output has to be delivered for a long time, for example when time has to be made up. Then the best thermal conditions can be achieved by appropriately switching the blower and actuation of the closing element of the secondary line by connecting some of the blowers in parallel for flushing and some of the blowers in series to generate high pressure in the cylinders.
In the drawing, an internal combustion engine system with a single-acting six-cylinder two-stroke engine is shown as an example embodiment of the subject of the invention. The invention can of course just as well be used in systems with single-acting four-stroke and double-acting four or two-stroke machines.
1 is a single-acting six-cylinder two-stroke machine. 2 is an exhaust gas turbine, 3 is the fan directly driven by this. The fan 4 is driven by an electric motor 5 and this by means of a battery 6. The exhaust gases from the combustion cylinders 7 to 12 are passed through the manifolds 13 and 14 to the exhaust turbine 2. 15 and 16 are over- ;;
flow organs, of which secondary lines 17, 1.8 lead into the exhaust line 19 after the turbine. By means of the shut-off devices 20 and 21, the exhaust gases can be passed into a waste heat recovery device 22, or can be passed directly into the open. The overflow members 15 and 16 are respectively behind the puff thrusts in the exhaust pipes 13. 14 of cams 23, 24 of the camshaft 2-5 opens and begins to close in the second half of the flushing period at the latest.
The camshaft 25 is driven by the cure belwelle 26 through gears 27, 28 on. The fans 3 and 4 promote respectively through lines 29. 30 via lines -47 to the combustion cylinders 7 3 to 12. The exhaust turbine-driven fan 3 and the fan 4 driven by the electric motor promote independently of one another in the Verhrnung cylinder when, as drawn, the shut-off devices 31 and 32 open and the shut-off devices 33, 34 and 35 are closed. By opening the shut-off element 35, the pressure lines 29 and 30 are connected to one another, so that the same pressure prevails in both lines.
If a higher boost pressure is to be achieved, the fans 3 and 4 can be connected in series by sucking the fan 1 from the pressure line 29 of the fan 3 after closing the shut-off elements 32 and 35 and opening the shut-off element 34. Conversely, after the shut-off devices 31 and 35 have been closed and the shut-off pipe opened, the fan 3 sucks in from the pressure line 30 of the fan 4. In the lines 36 to 4 7 further, not ge signed shut-off devices are installed, which are each switched in such a way that only from one of the two pressure lines 29 respectively. 30 is promoted in the combustion cylinder 7 to 12 ge.
Of course, several exhaust gas turbines can be arranged, which drive one or more Ge blowers, which can be connected in parallel, in series, or partly in series and partly in parallel with each other and with the fans driven otherwise. In internal combustion engine systems with a two-stroke engine, the exhaust system of the secondary line can be operated in such a way that the lowest pressure in the exhaust pipe occurs in the first half of the flushing period and is then closed before the outlet of the cylinder.
by exhaust gas turbines and differently driven blowers pre-compressed charge is conveyed into the combustion cylinder, or that the lowest pressure in the exhaust pipe occurs in the second half of the purging phase and that the closing element of the secondary line is placed after the outlet of the cylinder; c: is closed, whereby at the time of the lowest pressure in the exhaust pipe, all the fans deliver into the combustion cylinder.
In order to achieve a rapid increase in pressure in the combustion cylinder, the closing element of the secondary line is closed in front of the outlet element of the exhausting cylinder and the compressed charge is conveyed into the combustion cylinder by a fan not driven by an exhaust gas turbine through specially controlled inlet elements. If the pressure rise is to be even more pronounced, two fans, one of which can be driven by an exhaust gas turbine,
switched in side and conveyed through specially controlled inlet elements into the combustion cylinder. The closing element of the secondary line can be controlled so that the lowest pressure. occurs in the exhaust pipe in the first half of the flushing phase.
The closing element of the secondary line can also be controlled in such a way that the lowest pressure in the ALL-Huffrolir only occurs in the second half of the flushing phase, the closing element of the secondary line is closed after the outlet element of the cylinder and all of them during the lowest pressure in the exhaust line Feed the fan into the combustion cylinder so that a high pressure is reached in the cylinder at the end of the flushing period.