CH627822A5 - Gasdynamische druckwellenmaschine an einer brennkraftmaschine. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine gasdynamische Druckwellenmaschine an einer Brennkraftmaschine, zu deren Aufladung auf das Zellenrad der Druck wellenmaschine ein Fremdantrieb wirkt, wobei die zur Brennkraftmaschine führende Ladeluftleitung in Betriebspausen durch eine Verschlussklappe abgesperrt ist.
Mit der gasdynamischen Druckwellenmaschine wird der Energiegehalt der Abgase aus der Brennkraftmaschine zur Vorverdichtung der Ladeluft für die Brennkraftmaschine ausgenutzt, wobei die beiden Strömungsmedien innerhalb des rotierenden Zellenrades in direkte Berührung miteinander kommen. Für das Zellenrad ist ein Antrieb erforderlich, dessen Leistungsaufnahme etwa 1% bis 2% der Leistung der zugehörigen Brennkraftmaschine beträgt. Diese geringe Leistungsaufnahme ist möglich, weil die Verdichtungsenergie vom Abgas geliefert wird, so dass vom Zellenantrieb nur Ventilationsverluste und die Reibungsverluste der Lager zu überwinden sind.
Als Antrieb für das Zellenrad einer gasdynamischen Druckwellenmaschine werden in bekannter Weise Keilriemen oder Zahnräder verwendet, wobei auch eine hydrodynamische Kupplung in den Antrieb einbezogen sein kann. Diese vorgenannten Antriebsarten haben den Nachteil, dass die Plazierung der Druckwellenmaschine an der Brennkraftmaschine mit Rücksicht auf die Anordnungsmöglichkeit der Antriebsverbindung nicht frei wählbar ist. Hinzu kommt, dass der Keilriemen nicht im wünschenswerten Masse wartungsfrei ist.
Es ist ferner bekannt, das Zellenrad mittels Elektromotor anzutreiben. Insbesondere bei einer Brennkraftmaschine für einen Fahrzeugantrieb ist der Elektroantrieb der Druckwellenmaschine aber eine untragbare Belastung des Bordnetzes. Ausserdem ist das Bauvolumen des erforderlichen Elektromotors selbst bei der vergleichsweise geringen Antriebsleistung des Zellenrades so gross, dass sich bei kompakt konstruierten Brennkraftmaschinen Anbauschwierigkeiten ergeben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fremdantrieb für das Zellenrad einer gasdynamischen Druckwellenmaschine zu schaffen, mit dem die geschilderten Nachteile bekannter Ausführungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Patentanspruchs eins gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Anbauort der Druckwellenmaschine an der Brennkraftmaschine frei wählbar ist, dass das Antriebssystem des Zellenrades temperaturunempfindlich . und wartungsfrei ist, dass sich auf konstruktiv einfache Weise die Anpassung von Zellenrad- und Brennkraftmaschinen-Drehzahl erreichen lässt und dass sich für die Betätigung und Steuerung der Verschlussklappe eine einfache Lösung ergibt und dafür keine zusätzliche Energieart an der Brennkraftmaschine nötig ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Einer Brennkraftmaschine 11 ist zur Ausnutzung des Energiegehaltes der Abgase als Ladeluftverdichter eine gasdynamische Druckwellenmaschine 12 zugeordnet. Die Abgase gelangen über die Abgasleitung 13 zur Druckwellenmaschine 12, während die in der Druckwellenmaschine 12 vorverdichtete Ladeluft über die Ladeluftleitung 14 den Zylindern der Brennkraftmaschine 11 zuströmt.
In der Ladeluftleitung 14 ist eine Verschlussklappe 15 angeordnet, die in Betriebspausen der Brennkraftmaschine
11 selbsttätig in Schliesstellung geht.
Das Zellenrad der gasdynamischen Druckwellenmaschine
12 wird durch ein hydrostatisches Antriebssystem mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis angetrieben, wobei das Arbeitsmedium des Antriebsystems das Schmieröl der Brennkraftmaschine ist. Dieses hydrostatische Antriebssystem gestattet die freie Wahl des Anbauortes der Druckwellenmaschine an der Brennkraftmaschine, weil die Antriebsverbindung zwischen den beiden Komponenten des Antriebsystems lediglich aus einer freizügig zu verlegenden Doppelleitung 18,19 für das Arbeitsmedium besteht.
Das hydrostatische Antriebssystem wird aus einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Ölpumpe 16 und einem das Zellenrad der Druckwellenmaschine treibenden Ölmotor 17 gebildet. Für die beiden Komponenten des Antriebssystems wurde die Trochoidenbauart gewählt, bei der ein mit der angetriebenen oder treibenden Welle verbundener aussenverzahnter Innenrotor exzentrisch innerhalb eines im Gehäuse gelagerten innenverzahnten Aussenrotors angeordnet ist.
Eine konstruktiv einfache Lösung für die Veränderbarkeit des Übersetzungsverhältnisses zwischen Ölpumpe 16 und Ölmotor 17 ergibt sich, wenn zwischen Gehäuse und Aussen-rotor des Ölmotors eine exzentrische Lagerbuchse angeordnet ist, die sich über eine Stellvorrichtung 20 von aussen verdrehen lässt. Auf diese Weise ist die Lage der Exzentrizität zwischen Innen- und Aussenrotor gegenüber Zu- und Abflussöffnung des Arbeitsmediums im feststehenden Gehäuse veränderbar, wodurch sich der Öldurchsatz und proportional dazu die Drehzahl des Ölmotors 17 ver-grössert oder verkleinert.
Die Stellvorrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie sich manuell verstellen lässt, um eine Feinanpassung zwischen
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Zellenraddrehzahl und Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 beim Probelauf vornehmen zu können. Es ist aber auch möglich, der Stellvorrichtung 20 eine Regeleinrichtung zuzuordnen, die auf Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 11 anspricht, um so bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 11 automatisch eine optimale Anpassung der gasdynamischen Druckwellenmaschine 12 zu erreichen. Zum Offnen der Verschlussklappe 15 ist ein Hydraulikzylinder 21 angeordnet, der von Öldruck in der Leitung 18 des hydrostatischen Antriebssystems beaufschlagt wird. Ein definiert zeitlich versetztes Öffnen der Verschlussklappe 15 gegenüber dem Start der Brennkraftmaschine wird dadurch erreicht,
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dass in der Druckleitung 22 des Hydraulikzylinders 21 ein Verzögerungsglied 23 angeordnet ist.
In den Kammern des Zellenrades befinden sich zeitlich nacheinander einmal Abgas und einmal Frischluft. Das Ver-s zögerungsglied 23 bewirkt nun, dass die Verschlussklappe 15 sich erst öffnet, wenn die Startphase der Brennkraftmaschine 11, bei der stark russhaltige Abgase entstehen, abgeklungen ist. Um die Brennkraftmaschine überhaupt starten zu können, ist die Verzögerungszeit bis zum Öffnen der Ver-lo schlussklappe auf das sich während der Startphase verbrauchende Frischluftvolumen in der Ladeluftleitung abgestimmt.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Gasdynamische Druckwellenmaschine an einer Brennkraftmaschine, zu deren Aufladung auf das Zellenrad der Druckwellenmaschine ein Fremdantrieb wirkt, wobei die zur Brennkraftmaschine führende Ladeluftleitung in Betriebspausen durch eine Verschlussklappe abgesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fremdantrieb für das Zellenrad ein hydrostatisches Antriebssystem ist.
2. Gasdynamische Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Antriebssystems veränderbar ist.
3. Gasdynamische Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium des hydrostatischen Antriebssystems Schmieröl der Brennkraftmaschine (11) ist.
4. Gasdynamische Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrostatische Antriebssystem eine Ölpumpe ( 16) und einen Ölmotor ( 17) der Tro-choidenbauart aufweist, bei der ein mit der angetriebenen bzw. treibenden Welle verbundener aussenverzahnter Innenrotor exzentrisch innerhalb eines im Gehäuse gelagerten innenverzahnten Aussenrotors angeordnet ist.
5. Gasdynamische Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Öffnen der Verschlussklappe (15) ein Hydraulikzylinder (21) angeordnet ist, der vom Öldruck des hydrostatischen Antriebssystems beaufschlagt ist.
6. Gasdynamische Druckwellenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung (22) des Hydraulikzylinders (21) ein Verzögerungsglied (23) angeordnet ist, das eine zeitlich versetzte Öffnung der Verschlussklappe (15) gegenüber dem Start der Brennkraftmaschine (11) bewirkt.
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