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.
Internal combustion engine, in particular diesel engine, charged by an exhaust gas turbo fan. The invention relates to an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with charging by means of an exhaust gas turbo fan. It is known to use subdivided exhaust lines with a relatively small diameter in internal combustion engines with exhaust gas turbine charging, which led to separate nozzle chambers of the exhaust gas turbine who the.
The cross-section of the exhaust pipe and the cross-section of the inlet guide device on the turbine are usually dimensioned in such a way that there is no significant reflection (positive or negative) of the exhaust shock on the turbine. The strongly fluctuating pressure curve in the exhaust line has a number of known effects. A greater pressure gradient is available for flushing the combustion chamber than would exist if the pressure in the exhaust line remained constant. Flows at high pressure. in the same time a larger amount of exhaust gas through the turbine than with a low one.
The pressure drop actually processed in the turbine, and thus also the heat gradient, is much greater than it would be if the pressure in front of the turbine were constant. The speed energy already generated in the exhaust valve is partly used in the turbine, and finally the highly variable pressures in front of the turbine result in strongly variable exit speeds of the gas from the turbine nozzle.
While the first three of the above effects increase the machine performance or the efficiency of the turbine group, the latter, namely the highly variable exit speeds of the exhaust gases from the turbine nozzle, significantly reduces the actual turbine efficiency. It has now been shown that at higher mean pressures upstream of the turbine, for example at 1.2 atmospheres, the pressure fluctuations no longer result in a significant increase in the turbine efficiency and the disadvantageous effect of the strongly variable gas exit velocities predominates.
For this reason, according to the invention, the utilization of the pressure peaks and the velocity energy of the exhaust gases in the turbine is dispensed with and an exhaust gas sensor is switched on between the exhaust pipe and the turbine. This on taker can offer advantages not only for the turbine (uniform application), but also for the internal combustion cylinder.
A pressure wave traveling through a pipeline is negatively reflected at one open end, which is also the opening in a transducer, i.e. a negative pressure wave runs back into the pipeline. If, when a sensor is switched on immediately in front of the turbine, at the end of the lines on the cylinder side during the pushing-out process and the flushing period, a negative pressure occurs relative to the sensor, the flushing gradient can be significantly increased, as in the known method without a sensor, without having to forego the best turbine efficiency that can be achieved with constant pressure upstream of the turbine.
If the exhaust line is dimensioned so that the negative pressure wave arrives at the cylinder during the extension process, then the extension work is reduced and thus the fuel consumption is reduced; if it arrives during the flushing period, the air throughput and thus the overload capacity of the machine is increased. The reflection effect is considerably increased if a diffuser is arranged at the confluence of the exhaust line in the sensor. It may be the case that the exhaust line has to be so long, especially with machines with relatively low speeds (e.g.
B. 10 meters and more) that it can practically not be arranged. Then a non-return element, eg a non-return element, can expediently be installed at the confluence of the exhaust line in the sensor. B. a flap or a valve, or a so-called return flow throttle can be arranged, which prevents the negative pressure in the exhaust line from being filled up by the sensor.
You can get along with much shorter exhaust lines, especially with slow-running machines, and still have the advantage of improving the specific fuel consumption and the overload capacity of the machine.
The drawing shows several exemplary embodiments of the invention, specifically showing: FIG. 1 an internal combustion engine with an exhaust gas turbine system, partly in section, FIG. 2 a section through a pick-up with check valves, FIG. 3 a view of a pick-up with. Backflow throttles and FIG. 4 is a plan view of FIG. 3 in the direction of arrow r4.
According to Figure 1, two Auspufflei lines 1 and 2, in each of which the exhaust gases from three internal combustion cylinders are combined, lead via diffusers 3 and 4 into the transducer 5. From these, the exhaust gases flow under constant pressure through two short lines 6 and 7 to the turbine wheel 8 and leave the turbine housing 9 through the stub 10 after it has been acted upon. A fan wheel 12 is arranged on the turbine shaft 11, which sucks in combustion air or a gas-air mixture and via the line 13 to Internal combustion engine 14 pushes.
The negative pressure waves arise at the diffuser ends when they flow into the transducer. The combination of the exhaust of individual internal combustion cylinders in a common exhaust line is always carried out in such a way that both the individual pressure waves and the returning negative pressure waves do not interfere with one another, but rather support one another.
According to FIG. 2, at the confluence of the diffusers 3 and 4 in the receiver 5, check valves 15 and 16 (plate valves) are arranged, which prevent the exhaust pipes from being filled from the container 5 when there is negative pressure in the exhaust pipes 1 and 2.
According to FIGS. 3 and 4, return flow throttles 17 and 18 are arranged in front of the container 5. The exhaust gases enter the throttle 17 and 18 axially from the lines 1 and 2 and leave them in the tangential direction through the lines 19 and 20.