CH298626A - Brennkraftkolbenmaschine. - Google Patents

Description

      Brennkraftkolbenmaschine.       Die     Erfindung    betrifft eine     Brennkraft-          kolbenmaschine    mit Abgasturbine und ist ins  besondere bei Dieselmaschinen anwendbar.  



  Es ist bekannt, dass bei     Brennkraftkolben-          masehinen    mit     Abgasturbinen    eine Steuerung  des Auspuffes in der Weise vorgenommen  werden kann, dass ein Teil der Auspuffgase  (der     sogenannte    Vorauspuff) mit hohem       Druckgefälle    und hoher Temperatur durch  die Abgasturbine oder durch eine erste Tur  binenstufe strömt, während die beim Aus  schubvorgang durch den Kolben     (Viertakt)     oder     beim        Spülvorgang    durch die     Spülluft     ('Zweitakt).

       ausgeschabenen    Auspuffgase ent  weder     unmittelbar    ins Freie     oder    in nachge  schaltete     Turbinenstufen    oder in gesonderte  Abgasturbinen     geleitet.    werden. Durch diese  Massnahme kann     eine    höhere Energie aus den       Auspuffgasen        gewonnen    werden,     als        wenn          sämtliche        Auspuffgase        durch    die gleiche Tur  bine.     -bzw.    durch die gleichen Turbinenstufen  strömen.  



  Ein Nachteil dieser bekannten Einrich  tung ist, dass das den Vorauspuff     steuernde     Organ, sei es ein     Ventil    oder ein     .Schieber,    von  sehr heissen Gasen     durchströmt        wird    und dass  auch die Abgasturbine bzw. die erste Tur  binenstufe durch sehr heisse Gase     beaufschlagt     wird; so dass die thermische Beanspruchungs  grenze dieser Bauteile gegebenenfalls über  schritten wird.

   Man ist daher gezwungen, das       Vorauspufforgan    und auch die Vorauspuff  gase selbst zu     kühlen,        wodurch    Energie ver-         lorengeht.    Die Kühlung     erfolgt,    bei den be  kannten     Brennkraftmaschinen    dieser Art bei       spielsweise    durch die     Ansaugung    von Luft  aus der Atmosphäre unmittelbar am Auspuff  ventil nach dem Prinzip einer     Stxahlpunipe.     Das so ausgebildete Auspuffventil     und,    der  anschliessende Auspuffkanal     sind    aber sehr  verwickelt gestaltet     und,

          ein;    merkbarer Ener  giegewinn ist- auch nicht zu erreichen.  



  Erfindungsgemäss >wird die Aufgabe der  erhöhten     Energieausbeutung        dadurch    gelöst.,  dass ein     mindestens    einen Teil des     AuspÜf-          fes        steuerndes    Organ nach Beginn der     Vex-          diehtüng    im     Arbeitszylinder    der     Brennkraft-          maschine    noch einmal     geöffnet        wird.    Zweck  mässig     wird    der Auspuff in ein     Vflräuspitff-          teil     <RTI  

   ID="0001.0063">   und        einen        Hauptauspuffteil        -unterteilt.     Das     genannte    Steuerorgan     steuert    in     diesem.     Falle den Vorauspuff     tuid    die zweite Eröff  nung des Steuerorgans erfolgt.     vorteilhaft;

            wenn    die Verdichtung etwa die Höhe ' des       Staudruckes    vor der Turbine erreicht     hat.     Dadurch wird ein Teil der Ladung (Luft     b'zw.     Gemisch) durch das     Vorauspufforgan'hinaizs-          geschoben,    was eine Kühlung des     Ventils    und       des        Vorauspuffgases    bewirkt. Die Energie die  ser     Kühlung    geht nicht verloren, sondern     wird     zum grössten Teil bei der Expansion der Tur  bine zurückgewonnen.

   Neben der höheren Aus  beute an Abgasenergie hat die Brennkraft  maschine nach der     Erfindüng    den grossen  Vorteil, dass keine wesentlichen     Änderungen     mit     Ausnähme    der     Steuernocken    für das -an      sich bekannte     Vorauspufforgan    vorgenommen  werden müssen.  



       Wenngleich    diese Art der     Steuerung    für  die     Energieausbeute    durch     getmennten    Vor,  und Hauptauspuff von besonderer Bedeutung  ist, so kann sie auch gegebenenfalls für Brenn  kraftmaschinen zweckmässig sein, die     keine     Auspuffunterteilung     besitzen,    sondern bei  denen sämtliche Auspuffgase gemeinsam zur  Abgasturbine. geleitet werden.  



  In     thermisch        besonders        gelagerten    Fällen  kann man selbstverständlich die Doppelsteue  rung auch bei dem normalen Auspufforgan  mit     Erfolg    zur     Anwendung    bringen.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei  spiel der     Brennkraftmaschine        mit    Abgastur  bine entsprechend der     Erfindung    dargestellt,  und zwar zeigen:       Fig.l    eine schematische Darstellung der       Brenukraftmaschinenanlage    und       Fig.    2 ein Schema der     Ventileröffnungen.     In der     Fig.    1 ist ein Zylinder 1 einer       Brennkraftmaschine    mit Kolben 2, Treib  stange 3 und Kurbelwelle 4 dargestellt.

   Im  Zylinderdeckel     sind    das     Vorauspuffventzl    5  und' das Hauptauspuffventil 6     angeordnet.     Das     Einlassventil        liegt        hinter    oder vor den  Auspuffventilen und ist nicht. eingezeichnet,  um die     Zeichnung    nicht zu     unübersichtlich     zu gestalten. Vom     Vorauspuffventil    5 führt  eine     besondere    Leitung 7 zum Aufnehmer 8  vor der ersten     Turbinenstufe,    die aus, dem       Leitschaufelkranz    9 und dem Laufschaufel  kranz 10 besteht.

   Vom Hauptauspuffventil 6       führt    die Leitung 11 zum Aufnehmer 12 vor  der nachgeschalteten, aus dem     Leitschaufel-          kranz    13     und    dem     -Lauischaufelkranz    14. be  stehenden zweiten     Turbinenstufe.    Diese nach  geschaltete     Turbinenstufe    wird auch von den       Vorauspuffgasen        beaufschlagt,    nachdem sie  die     Vorschaltstufe    verlassen haben.

   Beide       Laufschaufelkränze    sind auf dem gleichen  Läufer 15     angeordnet,    auf     dessen.    Welle 16  das     Gebläserad,    17     befestigt    ist, welches die       angesaugte    Ladeluft bzw.     das    Ladegemisch  verdichtet, das durch     die    Leitung 18 dem  nicht dargestellten     Einlassvenfil    des     Brenn-          kraftzylinders    zugeführt wird..

   Die Steuervor-         richtung    für die Ventile     ist    in der Zeichnung  nicht dargestellt, da sie in der üblichen Weise       ausgeführt    werden kann. Für dis Voraus  puffventil 5 ist die     Nockenscheibe    lediglich  so auszubilden, dass das Ventil während eines  Arbeitsspiels im     Zylinder    zweimal geöffnet  wird.  



  Inder     Fig.    2 ist ein Schema für die Er  öffnung der Ventile einer     Viertaktbrennkraft-          maschine    dargestellt. Der untere     Totpunkt    ist  jeweils mit I     und!    der obere Totpunkt mit     II     bezeichnet. Mit     a    ist     die        Eröffnung    des Vor  auspuffventils     bezeichnet,    wenn der Kolben  nach der Expansion sich um den untern Tot  punkt bewegt. Der Hauptauspuff b erfolgt  während des     Ausschubhubes    durch das Haupt  auspuffventil.  



  An diesen schliesst sieh während des An  saughubes die Eröffnung c des     Einlassventils     an. Während des folgenden Verdichtungshubes  wird das     Vorauspuffventil    5 noch einmal kurz  geöffnet, wie es die     Ventilerhebung    kurve     d     zeigt. Diese kurze zweite Eröffnung des Vor  auspuffventils 5 dient zum     Aussassen    der  Kühlluft für das Ventil     und    die heissen Vor  auspuffgase vor und in der Abgasturbine. Sie  erfolgt, wenn während der Verdichtung im       Arbeitszylinder    annähernd der Staudruck der       Vorauspuffgase    vor der Turbine erreicht ist.

    An Stelle eines Ventils kann für die     Doppel-          steuerung    des Vorauspuffes selbstverständlich  auch jedes andere     Ausl'assorgan    verwendet  werden, zum Beispiel ein Rohr oder ein Flach  schieber.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Brennkraftkolbenmaschine mit Abgastur bine, dadurch gekennzeichnet-, dass ein minde stens einen Teil des Auspuffes steuerndes Or gan nach Beginn der Verdichtung im Arbeits zylinder der Brennkraftmaschine noch einmal geöffnet wird.

   UNTER-ANSPRÜCHE: 1. Brennkraftkolbenmaschine mit Untertei lung des Auspuffes in einen Vorauspuffteil mit heissen, höher gespannten Auspuffgasen und einen Hauptauspuffteil mit. den rest lichen Auspuffgasen und getrennter Abgas- ausnutzung in verschiedenen Turbinenstufen, dadurch gekennzeichnet, dass das gemannte Organ den Vorauspuff steuert.

   z. Brennkraftkolbenmaschine nach Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eröffnung des den Vorauspuff steuern den Organs erfolgt, wenn: die Verdichtung im Arbeitszylinder annähernd die Höhe des Staudruckes vor der Turbine erreicht hat.