CH285897A - Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit Aufladung durch ein Abgasturbogebläse. - Google Patents

Description

      Brennkraftmaschine,    insbesondere Dieselmaschine, mit     Aufladung     durch ein     Abgasturbogebläse.       Die Erfindung betrifft eine     Brennkraft-          maschine,    insbesondere eine Dieselmaschine,  mit     Aufladung    durch ein     Abgasturbogebläse.     Es ist bekannt, bei     Brennkraftmaschinen    mit       Abgasturbinenaufladung    unterteilte Auspuff  leitungen mit verhältnismässig kleinem Durch  messer zu verwenden, die zu getrennten Dü  senkammern der Abgasturbine geführt wer  den.

   Der Querschnitt der Auspuffleitung und  der Querschnitt des     Eintrittsleitapparates    an  der Turbine sind in der Regel so bemessen,  dass eine wesentliche     Reflexion    (positiv     oder     negativ) des Auspuffstosses an der Turbine  nicht stattfindet. Der stark schwankende  Druckverlauf in der Auspuffleitung hat eine  Reihe von bekannten Wirkungen zur Folge.  Für die Spülung des Verbrennungsraumes  steht ein grösseres Druckgefälle zur Ver  fügung, als bei unveränderlichem Druck in  der Auspuffleitung vorhanden sein würde.  Bei hohem Druck strömt. in der gleichen Zeit  eine grössere Abgasmenge durch die Turbine  als bei niedrigem.

   Das tatsächlich in der Tur  bine verarbeitete Druck- und damit auch das  Wärmegefälle ist wesentlich grösser, als es bei  konstantem Druck vor der Turbine wäre. Die       bereits    im     Auslassventil    erzeugte Geschwindig  keitsenergie wird teilweise in der Turbine mit  verwertet, und schliesslich haben die stark ver  änderlichen Drücke vor der Turbine stark  veränderliche Austrittsgeschwindigkeiten des  Gases aus dem     Turbinenleitapparat    zur Folge.

      Während die ersten drei der genannten  Wirkungen eine Erhöhung der Maschinenlei  stung bzw. des Wirkungsgrades der Turbinen  gruppe zur Folge haben, setzt die letzt  genannte, nämlich die stark veränderlichen  Austrittsgeschwindigkeiten der Abgase aus  dem     Turbinenleitapparat,    den wirklichen Tur  binenwirkungsgrad nicht unerheblich herab.  Es hat sich nun gezeigt, dass bei höheren mitt  leren Drücken vor der Turbine, beispielsweise  bei 1,2 atü, durch die Druckschwankungen  keine wesentliche Erhöhung des     Turbinen-          wirkungsgrades    mehr eintritt und die nach  teilige Wirkung der stark veränderlichen Gas  austrittsgeschwindigkeiten überwiegt.  



  Aus diesem Grunde wird gemäss der Er  findung auf die Ausnützung der Druckspit  zen und der Geschwindigkeitsenergie der Aus  puffgase in der Turbine verzichtet     und    zwi  schen der Auspuffleitung und der Turbine ein       Abgasaufnehmer    eingeschaltet. Dieser Auf  nehmer kann nicht nur für die Turbine  (gleichmässiger     Beaufschlagung),    sondern  auch für die     Brennkraftzylinder    Vorteile  bieten.  



  Eine durch eine Rohrleitung laufende  Druckwelle wird an einem offenen Ende, das  ist auch die Mündung in einem Aufnehmer,  negativ reflektiert, das heisst, es läuft eine  Unterdruckwelle in die Leitung zurück. Wenn  nun bei Einschaltung eines Aufnehmers ün-      mittelbar vor der Turbine, am     zylinderseiti-          gen    Ende der Leitungen während des Aus  schubvorganges und der Spülperiode einen  Unterdruck relativ zum Aufnehmer auftritt,  kann, wie beim bekannten Verfahren ohne  Aufnehmer, das Spülgefälle bedeutend ver  grössert werden, ohne dass auf den mit kon  stantem Druck vor der Turbine erreichbaren  besten Turbinenwirkungsgrad verzichtet wer  den muss.

   Wenn die Auspuffleitung so bemes  sen ist, dass die Unterdruckwelle während des       Ausschubvorganges    am Zylinder ankommt,  dann wird die     Ausschubarbeit    verkleinert und  damit der Brennstoffverbrauch erniedrigt;  wenn sie während der Spülperiode ankommt,  wird der Luftdurchsatz und damit die     Über-          lastbarkeit    der Maschine erhöht. Die Re  flexionswirkung wird noch erheblich ver  stärkt, wenn man an der Einmündung der  Auspuffleitung in den Aufnehmer einen     Dif-          fusor    anordnet. Es kann insbesondere bei Ma  schinen mit verhältnismässig niedrigen Dreh  zahlen sein, dass die Auspuffleitung so lang  sein muss (z.

   B. 10 Meter und mehr), dass sie  praktisch nicht angeordnet werden kann.  Dann kann zweckmässig an der Einmündung  der Auspuffleitung in den Aufnehmer ein       Rückschlagorgan,    z. B. eine Klappe oder ein  Ventil, oder eine sogenannte     Rückströmdrossel     angeordnet werden, das eine Auffüllung des  durch die Reflexion entstehenden     Unterdruk-          kes        in    der Auspuffleitung vom Aufnehmer her  verhindert.

   Man kann dann insbesondere bei       langsamlaufenden    Maschinen mit wesentlich  kürzeren Auspuffleitungen auskommen und  doch den Vorteil einer Verbesserung des spe  zifischen Brennstoffverbrauches     bzw.    der       Überlastbarkeit    der Maschine haben.  



  In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und  zwar zeigen:       Fig.1    eine     Brennkraftmaschine    mit einer       Abgasturbinenanlage,    teilweise im     Schnitt,          Fig.2    einen Schnitt durch einen Aufneh  mer mit     Rückschlagventilen,          Fig.    3 eine Ansicht eines Aufnehmers mit.       Rückströmdrosseln    und         Fig.4    eine Draufsicht zu     Fig.    3 in Rich  tung des Pfeils     r4.     



  Nach der     Fig.1    führen zwei Auspufflei  tungen 1 und 2, in denen jeweils die Auspuff  gase von drei     Brennkraftzylindern    zusammen  gefasst sind, über die     Diffiusoren    3 und 4 in  den Aufnehmer 5. Von diesen strömen die  Auspuffgase unter konstantem Druck durch  zwei kurze Leitungen 6 und 7 zum Turbinen  rad 8 und verlassen nach dessen     Beaufschla-          gung    das Turbinengehäuse 9 durch den Stut  zen 10. Auf der Turbinenwelle 11 ist ein     Ge-          bläserad    12 angeordnet, das Verbrennungsluft  oder ein Gas-Luft-Gemisch ansaugt und über  die Leitung 13 zur     Brennkraftmaschine    14  drückt.

   Die negativen Druckwellen entstehen  an den     Diffusorenden    bei der Einmündung in  den Aufnehmer. Die Zusammenfassung des  Auspuffs einzelner     Brennkraftzylinder    in eine  gemeinsame Auspuffleitung     erfolgt    stets in der  Weise, dass sich sowohl die einzelnen Druck  wellen als auch die     rüeklaufenden        Unter-          druekwellen    nicht gegenseitig stören, sondern  sich vielmehr unterstützen.  



  Nach     Fig.    2 sind bei der     Einmündung    der       Diffusoren    3 und 4 in den Aufnehmer 5       Rückschlagventile    15 und 16 (Plattenventile)  angeordnet, die bei Unterdruck in den     _#us-          puffleitungen    1 und 2 eine Auffüllung der  Auspuffleitungen vom Behälter 5 aus verhin  dern.  



  Nach     Fig.    3 und 4 sind     R.ückströmdrosseln     17 und 18 vor dem Behälter 5 angeordnet. Die       Auspuffgase    treten aus den Leitungen 1 und  2 axial in die Drossel 17 und 18 ein und ver  lassen diese in     tangentialer    Richtung durch  die Leitungen 19 und 20.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Brennkraftmaschine mit Aufladung dureh ein Abgasturbogebläse, dadurch gekennzeich net, da.ss vor der Abgasturbine (8, 9) ein Auf nehmer (5) in die Auspuffleitung (1, 2) ein geschaltet ist, der so ausgebildet ist, dass die durch die Auspuffstösse erzeugten Überdruck wellen als Unterdruckwellen in die Auspuff leitung (l, \?) reflektiert werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Auspuffleitungen (1, 2) derart be messen ist, dass die reflektierte Unterdruck welle während der grössten Geschwindigkeit des ausschiebenden Kolbens im betreffenden Zylinder ankommt, wodurch eine Verminde rung der Ausschubarbeit des Kolbens und da mit eine Verbesserung des spezifischen Brenn stoffverbrauches erzielt wird.

   z. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Auspuffleitungen (1, 2) derart be messen ist, dass die reflektierte Unterdruck welle am Ende des Ausschubhubes im betref fenden Zylinder ankommt, wodurch die Ab gasentfernung aus dem Zylinder unterstützt wird und infolge des erhöhten Luftdurchsatzes eine höhere Leistung der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. 3. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Auspuffleitung (1 und 2) bei ihrem Eintritt in den Aufnehmer (5) ein Diffusor (3 und 4) angeordnet ist.

   4. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss bei der Einmündung der Auspuffleitungen in den Aufnehmer Rückschlagorgane (15, 16) ange ordnet sind, die eine Auffüllung des durch die Reflexion entstehenden Unterdrnekes in der. Auspuffleitung (1, 2) vom Aufnehmer aus verhindert. 5. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Einmündung der Auspuffleitung (1, 2) in den Aufnehmer (5) eine Rückströmdrossel (7.7, 18) angeordnet ist.