CH298625A - Schlitzgesteuerte Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Abgasturbine. - Google Patents

Description

      Schlitzgesteuerte        Zweitakt.Brennkraftmaschine    mit     Abgasturbine.       Einen     entscheidenden    baulichen Vorteil der       Zweitakt-Brennkraftmaschine    bietet de Mög  lichkeit der     Anordnung    der Schlitzsteuerung,  welche ohne alle zusätzlichen beweglichen  Steuerorgane, wie Schieber und Ventile oder  dergleichen, auskommt,.  



  Soll bei solchen     Zweitakt-Brennliraft-          maschinen    die Energie der Abgase durch     Be-          aufschla.a        lng    einer     Abgasturbine    ausge  nützt werden, so kann dies nach ver  schiedenen Gesichtspunkten vorgenommen  werden.

   Der reine     Staubetrieb        ziun    Bei  spiel     fasst    die Abgase aller Zylinder in  einem Sammler zusammen, von welchem aus  sie die Turbine     beaufschlagen.    Versucht, man  dagegen, die Druck- und Geschwindigkeits  spitzen der Abgasströmung jedes einzelnen  Zylinders auszunutzen, so kann man die Ab  gase     gesondert    an     einzelne    Segmente des Leit  apparates der Turbine     heranführen.    Eine wei  tere Möglichkeit der Ausnutzung der Druck  spitzen besteht in der Unterteilung des Abgas  stroms in Teilströme verschiedenen Druckes  und     verschielener    Temperatur,

       .die    gleichzei  tig entsprechend ausgelegte     Turbinenbeschau-          felungen        beaufschlagen.    Da sich bei den nied  rigen     Auspufftemperaturen    der     Zweitaktma-          sehinen    der     Stossbetrieb    dem Staubetrieb nä  hert; ist die genannte Unterteilung des Ab  gasstromes in Teilströme     zweckmässig,    was be  sonders bei     FIochaufladung    ins     Gewicht    fal  len kann.  



  Bei den bisher bekanntgewordenen Ein  richtungen für die Unterteilung des Abgas-         stroms    in     Teilströme    verschiedenen Druckes  und verschiedener Temperatur     und        Beauf-          schlagung    verschiedener     Turbinenbeschaufe-          lungen    durch diese     Teilströme,    geht der ein  gangs erwähnte bauliche     Vorteil der        Zweitakt-          Brennkraftmaschine        jedoch-dadurch    verloren,  dass     die    Trennung -des Abgasstroms durch ge  steuerte Organe vorgenommen wird.

    



  Die vorliegende     Erfindung    vermeidet die  sen Nachteil und ermöglicht     die        Unterteilung     des Abgasstroms; ohne den einfachen Aufbau  der     schlitzgesteuerten        Zweitakt-Brenrikraft-          maschine    zu     stören.    Die     Maschine    nach der  Erfindung, in welcher die in mindestens zwei       Teilstxöme    verschiedenen Druckes und ver  schiedener Temperatur     zerlegten,

      Abgase     min-          destens    zwei verschiedenen     Turbinenbeschau-          felungen    zugeführt werden, ist dadurch ge  kennzeichnet, dass     in    der     Abgasführung    für  den Teilstrom höherer Temperatur und hö  heren Druckes ein nicht mechanisch gesteuer  tes Organ     angeordnet    ist, das dem Gasstrom  in     Auslassrichtung    einen kleineren Widerstand       entgegensetzt    als in     Einlassrächtung.     



  In an sich     bekannter        Weise    kann die Tur  binenwelle mit einem     Gebläseläufer    verbun  den. sein. Sie     kann        zusätzlich    noch mit der       Kurbelwelle    über Getriebe, Freiläufe     undloder     Kupplungen verbunden werden.  



  In der beiliegenden 'Zeichnung sind     Aus-          führungsformen,    der     Erfindung        beispielsweise     dargestellt.  



       Fig.1    zeigt, das Schema einer Einzylinder  anlage, bei der ein     Vorauslassschlitz    über eine.           Zentrifugal-Rückströmdrossel    zu einer eigenen       Turbinenbeschaufelung        führt,    während der       darunterliegende        Restauslassschlitz    direkt, mit  einer     zweiten,    ihm zugeordneten     Turbinen-          beschaufelung    in Verbindung steht..

   Die Tur  <U>bine</U> mit in diesem Falle radial     übereinander-          liegenden        Beschaufelungssystemen    .treibt, ein       Aufladegebläse    an, kann aber auch mit der   Triebwerkswelle in mechanischer     Verbindung     stehen, zum Beispiel über Zahnrad- oder hy  draulische Getriebe,     Freilaufsysteme    und  Kupplungen. _ _       Fig.    2 zeigt .in     perspektivischer    Darstel  lung eine     Turbinenschaufel    der Anlage gemäss       F'ig.1.     



       Fig.    3     zeigt    schematisch eine Anlage mit  einer     radialdurchströmten        Turbine.       Die     Wirkungsweise    der Anlage gemäss       Fig..1    ist folgende:

   Bei der     Abwärtsbewegung     des Kolbens 1 nach der Verbrennung über  streicht die Kolbenkante 2 zuerst den-Schlitz  3, der mit der     Rüekströmdrossel    4 in Verbin  dung steht, und gestattet den Austritt der  Gase über den     Vorauslass,    das heisst der Gase  hohen     Druckes    und hoher Temperatur über  die     Leitung        3a    in die ihm zugeordnete     Tur-          binenbeschaufelung    5, 6, welche     diesem    Gas  zustand angepasst ist.

   Bei weiterer     Abwärts-          bewegung    des Kolbens 1 öffnet die Kolben  kante 2 nun den     darunterliegenden        Ausström-          schlitz    7 und den     Einströmschlitz    8 der Lade  luftleitung 9, so dass durch den     Ausström-          schlitz    7 und die zugehörige Leitung 7a so  wohl die Restgase in die ihnen zugeordnete       Turbinenbesehaufelung    11, 12     entweichen    als  auch die Spülung vor sich geht.

   Da sich im  Zylinder 10 bei diesem Vorgang ein niedri  geres Druckniveau eingestellt hat     als    in der       Vorauspuffleitung        3'a,        werden    die Gase dieser  Leitung 3a wieder in den Zylinder zurück  zuströmen     versuchen,    was nun durch das ent  sprechende Organ 4 verhindert werden bzw.  auf ein Mass     herabgedrückt        werden    soll, wel  ches dem     gesamten    Vorgang keine zu grossen  Verluste gibt, und zwar bis zu dem Punkte,  an     dem    der Kolben 1 den Vorauspuff 3 wie  der schliesst, und von da- ab selbsttätig auf    diesem Wege . keine Gase mehr entweichen  können.

   Mit 13 ist das     Turbinenlaufrad    be  zeichnet, welches die beiden radial aneinan  der anschliessenden     Beschaufelungen    12, 6       trägt.    Das     Aufladegebläse    14 wird in üblicher  Weise von der Turbine 13 angetrieben.

   Die  zu den     Laufbeschaufelungen    6 und 12     gehö--          rigen        Beschaufelungen    5 und 11 des     Leitappa-          rates    können sich entweder ebenfalls vonein  ander unterscheiden, gegebenenfalls aber auch  mit gleichem Profil, zum Beispiel mit. durch  gehenden     unverwundenen.,Schaufeln,        versehen     sein.

   Umgekehrt ist es auch möglich, nur die       Beschaufelungen    5 und. 11 des Leitapparates  unterschiedlich auszubilden und     für    die     Lauf-          radbeschaufelungen    6 und 12     Schaufeln.    Blei  eben     Profils,    zum Beispiel     unverwundene,     durchgehende Schaufeln, zu verwenden und  diese mittels eines Ringes oder mittels sich  zu einem Ring     ergänzenden    Trennstücken zu  unterteilen.

   Bei     Mehrzylindermaschinen        wer-          den    die     einzelnen    Luft- und Abgasleitungen  aller Zylinder     in    an sich bekannter Weise ent  sprechend     zusammengeführt    bzw. zusammen  gefasst.  



  An 'Stelle der in den     Fig.1    und 2 ge  zeigten Unterteilung in zwei     Abgasteilströme     kann auch eine Unterteilung in mehr als zwei  Teilströme vorgenommen werden, wobei in  allen Abgasführungen mit Ausnahme derjeni  gen, welche vom Gas     niedrigster    Temperatur  und niedrigsten Druckes durchströmt wird,  je eine     Rückströmdrossel,        angeordnet    ist.

   Die  Abgase mit den tiefsten Temperatur- und       Druckwerten        werden    dann am weitesten innen  und die Abgase mit den höchsten Temperatur  und Druckwerten am     weitesten        aussen    auf das       Turbinenlaufrad        geführt.     



  In     Fig.2,    die eine Turbinenschaufel der  Anlage gemäss     Fig.1        wiedergibt,    ist mit. 6  eine aussenliegende     und:    mit 12     eine    innenlie  gende Schaufel bezeichnet. 15 ist ein die bei  den Schaufeln 6 und 12     trennendes    Zwischen  stück. Mit 1.6 ist .der Schaufelfuss bezeichnet.

    Die einzelnen     Zwischenstücke    15 aller Schau  feln ergänzen sich im     eingebauten    Zustand       d:er_Sehaufeln    zu einem Ring;      Die Anlage     gemäss        Fig.    3 unterscheidet  sich von der in     Fig.    1     dargestellten    Anlage  dadurch,     dass    eine     radialdurchströmte    Turbine  17 verwendet wird,     die    mit zwei sich vonein  ander unterscheidenden     Laufradbeschaufelun-          gen    18 und 19 versehen ist.

   Die zugehörigen       Beschaufelungen    des     Leitapparates    sind mit  20 und 21 bezeichnet. Die     weitereng    auch in       F'ig.1        vorhandenen    Bauelemente der Anlage  gemäss     Fig.    3 sind mit     denselben    Bezugszei  chen versehen wie in     Fig.    1.     Sinngemäss    gilt  für     Fig.    3 der beschreibende Text zu     Fig.        1..  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schlitzgesteuerte 'Zweitakt - Brennkraftma- schine, in welcher die in mindestens zwei Teil ströme verschiedenen. Druckes und verschie dener Temperatur zerlegten Abgase minde stens zwei verschiedenen Turbinenbeschaufe- lungen zugeführt werden, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Abgasführung für den Teilstrom höherer Temperatur und höheren Druckes ein nicht mechanisch gesteuertes Or gan angeordnet ist,

   das dem Gasstrom in Aus lassrichtung einen kleineren Widerstand ent gegensetzt als in Einlassrichtung. UNTERANSPRÜCHE 1. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder 4bgasführung (3, 7) eine besondere Turbinenlaufradbeschaufelung zugeordnet ist.

   2. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine eine axial durchströmte Turbine ist, und d'ass die genannten besonderen Lauf radbeschaufelungen (6, 12) auf einem einzi gen Laufrad, und zwar in radialer Richtung aneinander anschliessend angeordnet sind'.

   3, Zweitakt-Brenukraftmaschine nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine eine radial durchströmte Turbine ist und dass die genannten besonderen Lauf- radbeschaufelungen (18, 19) auf einem einzi gen Laufrad: in axialer Richtung aneinander anschliessend angeordnet sind.

   4. Zweitakt^Brennkraftmaschine nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Laufra@dbeschaufelungen (6, 12) durch Ringe voneinander getrennt sind. 5. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Un teranspruch '2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase in mehr als zwei Teilströme zer legt werden, wobei der Teilstrom mit den tiefsten Druck- und Temperaturwerten am weitesten innen und der Teilstrom mit den höchsten Druck- und Temperaturwerten am weitesten aussen auf das Turbinenlaufrad (13 geführt wird.

   6. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Un- teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme der Abgasführung für den Teilstrom niedrigster Temperatur und nied rigsten Druckes in allen Abgasführungen je ein nicht mechanisch gesteuertes Organ ange ordnet ist. 7.

   ZweitaktrBrennkraftmaschine-nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass -den sich voneinander unterscheidenden Lauf- radbeschaufelungerl (6, 12) Leitapparate (5, 11) zugeordnet sind, deren Schaufeln das gleiche Profil aufweisen.

   B. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . dass das Turbinenlaufrad (13) bei verschiedenen Profilen der .Schaufeln der Leitapparate (5, 11) mit Schaufeln gleichen Profils versehen ist, die :

   durch Ringe unterteilt sind. 9. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Abgasteilströme (3, 7) verschiedenen Druckes und verschiedener Temperaturen einer doppelt beaufschlagten Radialturbine (17) zugeführt werden. 10. Zweitakt-Brennkraftmaschine nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenwelle in mechanischer Verbin dung mit .der Kurbelwelle steht.