CH160839A - Zweitaktbrennkraftmaschine mit Abgasturbine zum Spülluftgebläseantrieb. - Google Patents

Zweitaktbrennkraftmaschine mit Abgasturbine zum Spülluftgebläseantrieb.

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CH160839A
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Maschinenfabrik Augsburg-Nuernberg A. G.
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Maschf Augsburg Nuernberg Ag
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      Zweitaktbrennkraftmaschine    mit     Abgasturbine    zum     Spülluftgebläseantrieb.       Die Energie der Abgase von Verbren  nungskraftmaschinen, die für :den Antrieb  von Abgasturbinen verwendet werden, ist ge  geben durch die Menge, den Druck und die  Temperatur der Abgase. Bei wechselnder Be  lastung der Verbrennungsmaschine bleibt die       Abgasmenge    ungefähr konstant, dagegen  nimmt ihr Druck und ihre     Temperatur    bei  abnehmender Belastung stark ab, womit auch  ihre Energie entsprechend sinkt.  



  Bei Benutzung der Abgasturbine zum  Antrieb eines Gebläses zur     Förderung    von  Spül-     bezw.        Aufladeluft    ergibt sich eine  grundsätzliche Verschiedenheit der Verhält  nisse bei Viertakt- und     Zweitaktmaschinen.     Bei     Viertaktmaschinen    ist es insbesondere bei  kleinen Belastungen nicht erforderlich,     dass          der'duroh    das Gebläse erzeugte     Aufladedruek     höher ist als der Auspuffgegendruck, das  heisst der Druck der Abgase vor der Turbine.

    Es kann sich :daher hier bei abgasgetriebenen       Aufladegebläsen    zum Beispiel der in dem  Diagramm der     Fig.    1 bezeichnete Verlauf von         Aufladedruck    und Auspuffdruck in Ab  hängigkeit von der Belastung einstellen.

   Der       Aufladedruck        ps    ist bei     Belastungen    von etwa  über %-Last höher. bei Belastungen unter       K-Last    niedriger als :der Auspuffgegendruck       pa.    Das bedeutet,     :dass    bei den höheren Be  lastungen     ein    Ausspülen des     Zylinderto:

  t-          raumes    mit frischer     Aufladeluft    stattfindet,  während umgekehrt bei kleiner Belastung  Abgasreste im     Totraum    verbleiben und der  zurückgehende Kolben nur Luft von niedri  gerer Spannung als der Auspuffgegendruck  vom Gebläse geliefert bekommt,     bezw.    sich  teilweise selbst durch :das Gebläse hindurch  ansaugt. Diese Verhältnisse     sind    beim Vier  takt     unbedenklich,    da der Arbeitszylinder bei  kleinen Belastungen auch in dem Fall, wo  der Auspuffgegendruck höher als der Ruf  ladedruck ist, immer noch .genügend Luft er  hält.  



  Anders liegen die Verhältnisse bei der       Zweitaktmaschine.    Hier muss, wie     Fig.    2  zeigt, auch bei kleinen Belastungen der Spül-           diuch        ps    höher sein als der Auspuffgegen  druck     pa,    weil sonst der Zylinder überhaupt  nicht -gespült wird und keine Frischluft er  hält. Nun sind aber bei der     Zweitaktmaschine     die Auspufftemperaturen infolge der Ver  mischung der Abgase mit dem     Spülluftüber-          schuss    erheblich niedriger als bei :der Vier  taktmaschine.

   Es reicht daher selbst bei sehr  guten Wirkungsgraden von Abgasturbine  und Gebläse schon bei Normallast die Ener  gie der mit Spülluft vermischten     Abgase     nicht mehr aus, um Spülluft von höherer  Spannung als die Abgasspannung zu er  zielen. Die Abgase können vielmehr nur  einen     Bruchteil    der erforderlichen Antriebs  energie für das Gebläse liefern.  



  Es ist deshalb schon vorgeschlagen wor  den, die fehlende Antriebsleistung. durch  einen auf der     Gebläsewelle    sitzenden Elektro  motor zu liefern. Ebenso ist vorgeschlagen  worden, Gebläse     und        Abgasturbine    mit der       Zweitaktmaschine    zu kuppeln und von dieser  die fehlende Energie zu entnehmen. Schliess  lich ist man auch schon dazu übergegangen,  Abgase von höherer Spannung und höherer  Temperatur aus dem Zylinder der Zweitakt  maschine zu     entnehmen    und diese direkt ohne  Vermischung mit den übrigen Abgasen auf  ein Turbinenlaufrad arbeiten zu lassen.

   Da  bei sollten aber bei     Mehrzylindermaschinen     alle Zylinder stets in gleicher Weise aus  geführt sein und bei Belastungsänderungen  in gleicher Weise geregelt werden.  



  Die vorliegende Erfindung will die feh  lende Antriebsenergie für das Spülluft  gebläse in der Weise beschaffen, dass, ein oder  mehrere Arbeitsräume der     Zweitaktma_schine     bei allen Belastungen der     Brennkraftmaschine     so     betrieben    werden, dass sie Abgase von  höherer Energie als die übrigen Arbeits  räume liefern, die auf eine besondere, mit  dem     Spülluftgebläse    und der andern Abgas  turbine auf gleicher Welle sitzende Abgas  turbine oder doch auf ein besonderes Lauf  rad der Abgasturbine arbeiten.

   Diese Ar  beitsräume können im     Viertakt    oder im Zwei  takt     betrieben        werden.       In der Zeichnung ist die Erfindung in  mehreren Ausführungsbeispielen schematisch  dargestellt.  



       Fig.        w    zeigt     eine    Maschine, bei der ein  Zylinder im Viertakt betrieben wird und Ab  gase höherer     Energie    liefert; die       Fig.    4 bis 6- zeigen Maschinen, bei denen  alle Arbeitsräume im Zweitakt betrieben  werden.  



  In der     Fig.    ss besitzen vier Zylinder der       Zweitaktbrennkraftmaschine    a eine gemein  same Spülluft-     bezw.        Aufladeleitung    b und  ebenso eine gemeinsame Auspuffleitung c.  Ausserdem ist noch ein fünfter Zylinder d  vorgesehen, der im Viertakt betrieben wird,  und auf die Kurbelwelle der     Zweitaktzylin-          der    arbeitet. An :das     Auspuffventil    e dieses  Zylinders schliesst eine besondere, von der  Leitung c unabhängige Auspuffleitung f an.  



  Die für die     Zweitaktzylinder    erforderliche  Spül- und     Aufladeluft    wird von einem Ge  bläse g geliefert, das von zwei mit ihm auf  gleicher Welle h sitzenden Abgasturbinen i  und j angetrieben wird. Die Turbine i ist an  die Auspuffleitung c der     Zweitaktzylinder     angeschlossen und wird von den Abgasen die  ser Zylinder     beaufschlagt,    die Turbine j steht  mit der Auspuffleitung f des     Viertaktzylin-          ders    d in     Verbindung    und erhält :dessen Ab  gase.

   Die Regelung der Brennstoffpumpe des       Viertaktzylinders    kann     unabhängig    von der  jenigen der     Zweitaktzylinder        erfolgen,    damit  immer Abgase von genügender Temperatur       bezw.    Energie zur Verfügung stehen, um die  nötige Antriebsleistung für die Spülluft  pumpe zu erzielen.

   Ebenso kann die Steue  rung des Auspuffventils e dieses Zylinders  entsprechend der Belastung .der Zweitakt  maschine von Hand oder durch den Regler  der Maschine so einstellbar sein, dass es früher  oder später, also bei veränderlichem Auspuff  gegendruck und damit auch bei veränder  licher     Abgastemperatur    öffnet.     Die    Abgas  turbine j erzeugt mit der Abgasturbine i die  zur Erzeugung des benötigten Spülluft  druckes erforderliche Antriebsleistung für  das Gebläse.

        Bei     doppeltwirkenden        Zweitaktmasehinen     kann die eine Zylinderseite eines oder meh  rerer     Zweitaktzylinder    im Viertakt betrieben  und an eine besondere Turbine oder ein be  sonderes Laufrad der normalen Abgasturbine  angeschlossen werden.  



  Nach     Fig.    4 sind die Zylinder     W    der       Zweitaktmasehine    a an die Spülluft-     bezw.          Aufladeleitung        b    und die Auspuffleitung c  angeschlossen, während der Zylinder     a=    eine  besondere Auspuffleitung     c'    besitzt. g stellt  das Gebläse zur Beschaffung der Spül-     bezw.          Aufladeluft    der     Zweitaktmaschine    dar.

   Sein  Antrieb     erfolgt    durch zwei, auf gleicher  Welle     h    mit ihm sitzende Abgasturbinen     i          bezw.    j. Von diesen wird die Turbine i von  den Abgasen der     Zweitaktzylinder        a'        beauf-          schlagt,    die ihr über das Leitungsrohr     c3    zu  geführt werden, während die zweite Turbine       j    an die Abgasleitung c' des     Zweitaktzylin-          ders        a?'    angeschlossen ist.

   Von der Leitung     c'     führt eine Abzweigung     e2    nach dem Leitungs  rohr     c3.    An der Gabelstelle der Leitung cl,  c\ ist eine Klappe l vorgesehen, die so ge  steuert wird,     dass    sie zunächst die von ;dem  sogenannten Vorauspuff herrührenden heissen  und höher bespannten Abgase der Turbine     ;

  j     zuleitet, so     dass,    diese .den fehlenden Rest des  Leistungsbedarfes des Gebläses g liefern  kann, dann umgestellt wird, so dass sie die  Leitung     c'    abschliesst und die Leitung     c2    öff  net, um die mit .dem     Spülluftübersehuss    ver  mischten und daher     kälteren    Abgase in die  zur Turbine i führende Abgasleitung     c'    abzu  leiten.

   Die     Regelung    des     Zweitaktzylinders          a'    kann hier ebenfalls in anderer Abhängig  keit der Belastung erfolgen, wie die der       Zweitaktzylinder        rW,    damit er bei jeder Be  lastung die zum     Gebläseantrieb    fehlende Ab  gasenergie liefern kann.  



  In     Fig.    5 ist eine vertikale Zweitakt  maschine gezeigt, bei welcher der Zylinder     a2     ebenfalls wiederum ein     Zweitaktzylinder    ist  und .die Entnahme von Abgasen höherer  Spannung und höherer Temperatur dadurch  herbeigeführt wird,     dass    ein Teil oder     sämt-          liehe        Auslassschlitze    k' dieses Zylinders  grössere Höhe besitzen, als die Schlitze k der    übrigen     Zweitaktzylinder.    Es werden in  folgedessen aus diesem Zylinder Abgase von  höherer Spannung     bezw.    höherer Temperatur  entnommen,

   die wiederum auf eine besondere  Abgasturbine     j    geleitet werden, während die  Abgase der übrigen Zylinder der Abgastur  bine i zugeführt werden.  



  Statt eines Zylinders kann .gegebenenfalls  auch ein Aggregat aus mehreren Zylindern,  die im Vier- oder     Zweitakt    betrieben werden,  Abgase höherer Energie liefern. Diese kön  nen, statt an eine besondere Turbine auch an  ein besonderes Laufrad der Abgasturbine an  geschlossen sein, so     d.ass    dann eine zweite Ab  gasturbine in Wegfall kommt.  



       Fig.    6 stellt eine Ausführungsform dar,  bei welcher von einer     Zweitaktmehrzylinder-          maschine    zwei Zylinder     a2    an eine eigene Ab  gasleitung c' angeschlossen sind, an welche  die mit höherer Abgasenergie arbeitende Ab  gasturbine     j    ganz dicht     herangerückt    ist,. so  dass eine gute Gasführung ohne wesentliche  Leistungsverluste und damit auch ohne  wesentliche Druck- und Temperaturverluste  möglich ist. Die übrigen Zylinder puffen in  eine gemeinsame Auspuffleitung c aus, die  wiederum die Abgasturbine i mit Abgasen  der üblichen Energie     beaufschlagt.     



  Wenn     Zweitaktzylinder    die fehlende An  triebsleistung mittelst Abgasen höherer Ener  gie beschaffen, kann :deren Regelung in ande  rer Abhängigkeit von der Belastung als die  der     andern    Zylinder erfolgen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Zweitaktbrennkraftmaschine mit Abgas turbine und einem von dieser angetriebenen Spü!lluftgebläse,dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mindestens einen Ar beitsraum besitzt, der bei allen Belastungen der Brennkraftmaschine so betrieben wird, dass er Abgase von höherer Energie als .die übrigen Arbeitsräume liefert, die auf ein be sonderes Abgasturbinenlaufrad geleitet wer den, damit die Energie der Abgase bei allen Belastungen.
    der Maschine genügt, um den im Gebläse erzeugten Spülluftdruck über dem Auspuffgegendruck zu halten und das Ge bläse nur mittelst Abgasturbine angetrieben werden kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Patent anspruch, gekennzeichnet durch minde stens einen Zylinder, der im Viertakt be trieben wird und Abgase höherer Energie liefert. 2. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Patent anspruch mit doppeltwirkenden Zylindern, .dadurch gekennzeichnet, dass eine Zylin derseite mindestens eines Zylinders im Viertakt betrieben wird und Abgase höhe rer Energie liefert.
    3. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zylinder der Zweitakt maschine in zwei Auspuffleitungen aus- pufft, von denen die eine Abgase von höherer Energie einer Hilfsgasturbine und die andere die mit Spülluft vermischten Abgase der Hauptgasturbine zuführt. 4. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 3 mit Aus puffschlitzen, dadurch gekennzeichnet. dass die Auspuffleitung für die Abgase höherer Energie an Auspuffschlitze ange schlossen ist, .die näher an den Kampres- sionsraum reichen, als die übrigen.
    5. Zweitaktbrennkraftmaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Hilfsturbine so dicht als möglich bei den Abgase von höherer Energie liefernden Zweitaktzylin- dern angeordnet ist. .
CH160839D 1939-08-16 1932-01-14 Zweitaktbrennkraftmaschine mit Abgasturbine zum Spülluftgebläseantrieb. CH160839A (de)

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