CH298626A - Internal combustion piston engine. - Google Patents

Internal combustion piston engine.

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CH298626A
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internal combustion
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Ag Maschine Augsburg-Nuernberg
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Maschf Augsburg Nuernberg Ag
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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.



      Internal combustion piston engine. The invention relates to an internal combustion piston engine with an exhaust gas turbine and is particularly applicable to diesel engines.



  It is known that in internal combustion piston machines with exhaust gas turbines, the exhaust can be controlled in such a way that part of the exhaust gases (the so-called pre-exhaust) flows through the exhaust gas turbine or through a first turbine stage with a high pressure drop and high temperature during the push-out process by the piston (four-stroke) or during the flushing process by the scavenging air ('two-stroke').

       Exhaust gases scraped out ent either directly into the open air or into downstream turbine stages or into separate exhaust gas turbines. will. By this measure, a higher energy can be obtained from the exhaust gases than if all exhaust gases through the same turbine. -or. flow through the same turbine stages.



  A disadvantage of this known device is that the organ controlling the prepuff, be it a valve or a slide, is traversed by very hot gases and that the exhaust gas turbine or the first turbine stage is also acted upon by very hot gases; so that the thermal stress limit of these components may be exceeded.

   One is therefore forced to cool the pre-puffing element and also the pre-puffing gases themselves, as a result of which energy is lost. The cooling takes place in the known internal combustion engines of this type, for example, by drawing in air from the atmosphere directly at the exhaust valve according to the principle of a steel pipe. The exhaust valve designed in this way and the subsequent exhaust duct are very intricate and,

          one; noticeable energy gain cannot be achieved either.



  According to the invention, the object of increased energy utilization is achieved in that an organ that controls at least part of the exhaust is opened again after the compression in the working cylinder of the internal combustion engine has started. Appropriately, the exhaust is in a Vflräuspitff- part <RTI

   ID = "0001.0063"> and a main exhaust part -divided. The said control organ controls this. In the event of the advance puff, the second opening of the tax body takes place. advantageous;

            when the compression has reached about the level of the dynamic pressure in front of the turbine. As a result, part of the charge (air or mixture) is pushed through the pre-puff device, which causes the valve and the pre-puff gas to be cooled. The energy of this cooling is not lost, but is for the most part recovered when the turbine expands.

   In addition to the higher yield of exhaust gas energy, the internal combustion engine according to the invention has the great advantage that no significant changes, with the exception of the control cams, have to be made for the pre-puff element known per se.



       Although this type of control is of particular importance for the energy yield through the combined pre-exhaust and main exhaust, it can also be useful for internal combustion engines that do not have an exhaust subdivision, but in which all exhaust gases go together to the exhaust gas turbine. be directed.



  In particularly thermally stored cases, the double control can of course also be successfully applied to the normal exhaust system.



  In the drawing, a Ausführungsbei is playing the internal combustion engine with exhaust turbine according to the invention, namely show: Fig.l is a schematic representation of the Brenu engine system and Fig. 2 is a diagram of the valve openings. In Fig. 1, a cylinder 1 of an internal combustion engine with piston 2, drive rod 3 and crankshaft 4 is shown.

   The pre-exhaust valve 5 and the main exhaust valve 6 are arranged in the cylinder cover. The inlet valve is behind or in front of the exhaust valves and is not. drawn in so as not to make the drawing too confusing. From the pre-exhaust valve 5, a special line 7 leads to the transducer 8 upstream of the first turbine stage, which consists of the guide vane ring 9 and the rotor blade ring 10.

   From the main exhaust valve 6, the line 11 leads to the sensor 12 upstream of the downstream second turbine stage consisting of the guide vane ring 13 and the Lauisch blade ring 14. This downstream turbine stage is also acted upon by the pre-exhaust gases after they have left the upstream stage.

   Both rotor blade rings are arranged on the same rotor 15, on its. Shaft 16, the fan wheel, 17 is attached, which compresses the sucked in charge air or the charge mixture, which is fed through the line 18 to the inlet valve of the internal combustion cylinder, not shown.

   The control device for the valves is not shown in the drawing because it can be carried out in the usual way. For the pre-puff valve 5, the cam disk only needs to be designed in such a way that the valve is opened twice in the cylinder during one working cycle.



  FIG. 2 shows a diagram for opening the valves of a four-stroke internal combustion engine. The bottom dead center is marked with I and! the top dead center is designated with II. With a, the opening of the before exhaust valve is referred to when the piston moves around the bottom dead point after expansion. The main exhaust b takes place during the extension stroke through the main exhaust valve.



  This is followed by the opening c of the inlet valve during the suction stroke. During the following compression stroke, the pre-exhaust valve 5 is opened again briefly, as the valve lift curve d shows. This short second opening of the pre-exhaust valve 5 is used to let out the cooling air for the valve and the hot pre-exhaust gases in front of and in the exhaust gas turbine. It takes place when the back pressure of the pre-exhaust gases upstream of the turbine is almost reached during compression in the working cylinder.

    Instead of a valve, any other outlet device, for example a pipe or a flat slide, can of course also be used for the double control of the prepump.


    

Claims (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. PATENT CLAIM: Internal combustion piston engine with exhaust gas turbine, characterized in that an at least part of the exhaust controlling Or gan is opened again after the start of compression in the working cylinder of the internal combustion engine. 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. SUB-CLAIMS: 1. Internal combustion piston engine with subdivision of the exhaust into a pre-exhaust part with hot, higher-tension exhaust gases and a main exhaust part. the remaining exhaust gases and separate exhaust gas utilization in different turbine stages, characterized in that the managed organ controls the pre-exhaust. 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. z. Internal combustion piston engine according to sub-claim 1, characterized in that the second opening of the organ controlling the pre-exhaust occurs when: the compression in the working cylinder has approximately reached the level of the dynamic pressure in front of the turbine.
CH298626D 1951-03-13 1952-03-04 Internal combustion piston engine. CH298626A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079887B (en) * 1955-03-23 1960-04-14 Nordberg Manufacturing Co Two-stroke internal combustion engine
DE1107021B (en) * 1957-08-08 1961-05-18 Dipl Masch Ing Eth Alfred Joha Two-stroke internal combustion engine
DE1242044B (en) * 1963-04-02 1967-06-08 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Valve control for supercharged air-compressing four-stroke internal combustion piston engines

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