DE1238268B

DE1238268B - Charging device for internal combustion engines, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE1238268B
Application number: DE1961ST018315
Authority: DE
Inventors: Adalbert Steusloff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-09-12
Filing date: 1961-09-12
Publication date: 1967-04-06

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTTml· PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN WTTml · PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Deutsche Kl.:German class:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

F02bF02b

1238 268
St 183151 a/46 a9
12. September 1961
6. April 19671238 268
St 183151 a / 46 a9
September 12, 1961
April 6, 1967

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gesteuerten Aufladung von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen Teil der benötigten Verbrennungsluft durch ein Gebläse fördert, das als Drehkolbenmaschine in Vielzellenbauart mit exzentrischer Lagerung des Läufers ausgebildet ist, in dessen radialen Schlitzen durch Zentrifugalkräfte beeinflußte Schieber gleiten, so daß sichelförmige Förderräume entstehen, die sich wahrend einer Umdrehung vergrößern und wieder verkleinern.The invention relates to a device for the controlled charging of internal combustion engines, in particular for motor vehicles that convey part of the required combustion air through a fan, which is designed as a rotary piston machine in multi-cell design with eccentric mounting of the rotor, slide in its radial slots influenced by centrifugal forces, so that sickle-shaped Conveyor spaces are created that enlarge and decrease again during one revolution.

Es ist bekannt, einer im Sauggasbetrieb arbeitenden Brennkraftmaschine zusätzliche Verbrennungsluft zuzuführen, um den Abfall des äußeren Luftdruckes nach der jeweiligen Höhenlage auszugleichen und damit den Leistungsabfall bei niederem Luftdruck zu verhindern. Diese Maschinen sind mit einem Gebläse ausgerüstet, das von der Maschine über ein stufenlos regelbares Getriebe angetrieben wird und vom Fahrer mit zunehmender Höhe im Sinne einer größeren Fördermenge verstellt werden kann.It is known to supply an internal combustion engine operating in suction gas mode with additional combustion air, to compensate for the drop in external air pressure according to the respective altitude and thus to prevent the drop in performance at low air pressure. These machines come with a blower equipped, which is driven by the machine via a continuously variable transmission and from the Driver can be adjusted with increasing height in the sense of a larger delivery rate.

Es sind ferner aufgeladene Maschinen bekannt, bei denen die Fördermenge des Ladegebläses entsprechend der zugeführten Brennstoffmenge verstellt werden kann, oder auch solche Maschinen, bei denen die Ladeluftmenge zugleich mit der Brennstoffmenge verändert werden kann. Alle diese Maschinen sind mit Aufladegebläsen ausgerüstet, deren Fördermenge allein durch eine Veränderung der Drehzahl geändert werden kann, so daß bei geringerer Antriebsdrehzahl auch eine geringere Luftmenge gefördert wird.There are also known supercharged machines in which the delivery rate of the charging blower accordingly the amount of fuel supplied can be adjusted, or machines where the amount of charge air can be changed at the same time as the amount of fuel. All of these machines are Equipped with supercharging fans, whose delivery rate is changed by changing the speed can be so that a lower amount of air is promoted at a lower drive speed.

Bei Verwendung eines derartigen Gebläses als Ladegebläse für Brennkraftmaschinen bringt es Vorteile, wenn nicht die gesamte Ladeluft durch das Gebläse gefördert wird, sondern wenn der Motor im Sauggasbetrieb arbeitet und vom Gebläse nur eine zusätzliche Luftmenge gefördert und der angesaugten Verbrennungsluft zugesetzt wird. Insbesondere dann, wenn entsprechend den Motorkennlinien aufgeladen werden soll, um im unteren und mittleren Drehzahlbereich das Drehmoment zu erhöhen, muß der Ladedruck von seinem Höchstwert bei niederen Drehzahlen mit steigender Drehzahl abfallen, um schon bei etwa drei Viertel der Höchstdrehzahl den Wert Null zu erreichen.When using such a fan as a charging fan for internal combustion engines, it has advantages when not all of the charge air is conveyed through the fan, but when the engine is in Suction gas operation works and only an additional amount of air is conveyed by the fan and that which is sucked in Combustion air is added. Especially when charged according to the engine characteristics should be, in order to increase the torque in the lower and middle speed range, the boost pressure must fall from its maximum value at low speeds with increasing speed to already to reach the value zero at about three quarters of the maximum speed.

Diese Art der Aufladung, die für den Kraftfahrer entscheidende Vorteile mit sich bringt, stellt einige Forderungen an das Ladegebläse: Erstens muß die Fördermenge des Gebläses unabhängig von der Drehzahl geregelt werden können, von seinem Höchstwert bis auf Null, zweitens muß diese Änderung der Fördermenge während des Betriebes möglich sein, die Verstellkräfte müssen also gering sein, weil die Aufladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen,
insbesondere füt KraftfahrzeugeThis type of charging, which brings decisive advantages for the driver, places some demands on the charge blower: firstly, it must be possible to regulate the flow rate of the blower independently of the speed, from its maximum value down to zero; of operation be possible, so the adjustment forces must be low because the charging device for internal combustion engines,
especially for motor vehicles

Anmelder:Applicant:

Adalbert Steusloff,Adalbert Steusloff,

Erkelenz (RhId.), Kölner Str. 48Erkelenz (RhId.), Kölner Str. 48

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Adalbert Steusloff, Erkelenz (RhId.)Adalbert Steusloff, Erkelenz (RhId.)

Verstellung automatisch durch einen Regler erfolgt, drittens muß diese zusätzliche Ladeluftmenge den Zylindern in einem ganz bestimmten Augenblick zugeführt werden, nämlich kurz vor Beendigung des Saughubes bis zum Schließen der Einlaßventile etwa 30° nach dem unteren Totpunkt. Die Ladeluftmenge muß daher gesteuert den Zylindern zugeführt werden.Adjustment takes place automatically by a controller, thirdly, this additional amount of charge air must be Cylinders are fed at a very specific moment, namely shortly before the end of the Suction stroke until the inlet valves close approx. 30 ° after bottom dead center. The amount of charge air must therefore be fed to the cylinders in a controlled manner.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Aufladeeinrichtung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, bei der der Ladeluftdruck entsprechend den Motorkennlinien verändert werden kann, wobei das Ladegebläse, von der Brennkraftmaschine angetrieben, nur einen Teil der benötigten Verbrennungsluft fördert und diese gesteuert den einzelnen Zylindern zuführt.It is an object of the invention to provide a charging device for internal combustion engines create, in which the charge air pressure can be changed according to the engine characteristics, whereby the Charging fan, driven by the internal combustion engine, only part of the required combustion air promotes and feeds them to the individual cylinders in a controlled manner.

Erfindungsgemäß wird die Fördermenge des Gebläses durch Veränderung der exzentrischen Lagerung der Läuferwelle im Gehäuse während des Betriebes durch Regelimpulse der Brennkraftmaschine verändert und die geförderte Luft den einzelnen Zylindern gesteuert zugeführt.According to the invention, the delivery rate of the fan is increased by changing the eccentric mounting the rotor shaft in the housing during operation by control pulses from the internal combustion engine changed and the conveyed air is fed to the individual cylinders in a controlled manner.

Dabei ist die Läuferwelle des Gebläses in im Gebläsegehäuse verdrehbar gelagerten Exzenterscheiben gelagert, die mit einer Reglerwelle durch Zahnräder verbunden sind, und ein auf der Läuferwelle angeordnetes Ritzel wirkt mit einem auf der Antriebswelle angeordneten Innenzahnrad derart zusammen, daß in jeder Exzenterstellung die Achse der Antriebswelle mit der Achse der Exzenterscheiben fluchtet.The rotor shaft of the fan is in eccentric discs rotatably mounted in the fan housing mounted, which are connected to a governor shaft by gears, and one arranged on the rotor shaft Pinion cooperates with an internal gear arranged on the drive shaft in such a way that in each eccentric position the axis of the drive shaft is aligned with the axis of the eccentric discs.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß dem Motor bei direkt angetriebenem Ladegebläse bei höchster Belastung auch die größte Verbrennungsluftmenge zugeführt werden kann und den einzelnen Zylindern immer im richtigen Augenblick. Außerdem kann das Gebläse sehr klein ausgeführt werden, weil es nur die zusätzliche Luftmenge zu fördern hat. Dabei sind die Verstellkräfte zur Regelung des Gebläses nur gering, so daß die vom Motor ausgehenden Regel-This arrangement has the advantage that the engine is at the highest when the fan is directly driven Load the largest amount of combustion air can be supplied and the individual cylinders always at the right moment. In addition, the fan can be made very small because it only has the has to convey additional air volume. The adjustment forces for regulating the fan are only small, so that the regulating

709 548/167709 548/167

impulse zur Veränderung der Ladeluftmenge in jedem Fall ausreichen.impulses to change the amount of charge air in each Case suffice.

Nach der Erfindung gleiten in jedem Schlitz der Läuferwelle zwei Schieber, die aus Polyamid hergestellt sind und einen dünnen Stahlkern enthalten können. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, als Flügelmaterial bei Drehkolbenmaschinen Kunststoffe zu verwenden. Flügel aus diesem Werkstoff unterliegen aber einem besonders hohem Verschleiß, sie erzeugen große Reibung und damit Wärme und haben sich damit nicht durchsetzen können. Die Verwendung von Schiebern aus Polyamid macht es möglich, das Gebläse auf hohen Drehzahlen laufen zu lassen, ohne unzulässig hohe Beschleunigungskräfte hervorzurufen und gewährleistet eine gute Abdichtung der Läufer am Gehäuse, so daß auch die Spaltverluste und die Verstellkräfte nur gering sind.According to the invention, two slides made of polyamide slide in each slot of the rotor shaft and may contain a thin steel core. While it has already been suggested to use plastics as blade material in rotary piston machines. Wings made from this material but are subject to a particularly high level of wear, they generate great friction and thus heat and have not been able to assert themselves with it. The use of polyamide slides makes it possible to to let the fan run at high speeds without inadmissibly high acceleration forces cause and ensures a good seal of the rotor on the housing, so that the gap losses and the adjustment forces are only small.

Schließlich wird die geförderte Luft durch einen vom Gebläse angetriebenen Verteiler abwechselnd den einzelnen Einlaßventilen zugeführt. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die räumlichen Abmessungen des Gebläses klein zu halten.Finally, the conveyed air is alternated through a distributor driven by the fan fed to the individual inlet valves. This measure also contributes to the spatial dimensions to keep the blower small.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispie] des Erfindungsgedankens. Es istThe drawings show an exemplary embodiment of the inventive concept. It is

F i g. 1 ein Längsschnitt durch ein Ladegebläse mit Verteiler,F i g. 1 a longitudinal section through a charging fan with distributor,

Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie I-I der Innenzahnräd 14 in jeder Stellung gewährleistet. Die Antriebswelle 13 mit dem Innenzahnrad 14 ist in den Wälzlagern 20 im Deckel 21 gelagert. Die Bohrungen dienen zum Anschluß des Getriebes an die Umlaufschmierung der Maschine. Mit der Antriebswelle ist das Zahnrad 23 verbunden, das über das Zahnrad 24 die Verteilerkammer 25 antreibt. Diese liegtFig. 2 is a cross section along the line I-I of Internal gear 14 guaranteed in every position. the Drive shaft 13 with internal gear 14 is mounted in roller bearings 20 in cover 21. The holes serve to connect the gearbox to the machine's circulating lubrication system. With the drive shaft the gear 23 is connected, which drives the distribution chamber 25 via the gear 24. This lies

shäuses 1 die ge-26 inhousing 1 the ge-26 in

:enwellen-: enwellen-

F i g. 3 die exzentrische Anordnung von Läuferwelle in den Exzenterscheiben und von Antriebsritzel und Antriebszahnrad.F i g. 3 the eccentric arrangement of the rotor shaft in the eccentric disks and of the drive pinion and drive gear.

Im Gehäuse 1 des Ladegebläses rotiert ein Läufer 2, in dessen radial gerichteten Schlitzen 3 die Schieber 4 gleiten, wobei immer zwei Schieber in einem Schlitz angeordnet sind, die sich bei der Drehung des Läufers gegen die Gehäusewandung legen. Es entstehen so die sichelförmigen Förderräume, die sich saugseitig vergrößern und druckseitig allmählich verkleinern, so daß das zu fördernde Medium vom Saugraum S zum Druckraum 6 gefördert wird. Die Förderräume sind stirnseitig abgeschlossen durch die Lagerdeckel 7 und 8, in denen die Lagerbuchsen 9, die als Lager für die Läuferwelle 10 dienen, gelagert sind. Mit einer Verzahnung der Lagerbuchsen 9 stehen die Zahnrädern im Eingriff, die mit der Reglerwelle 12 fest verbunden sind. Eine Drehbewegung der Reglerwelle 12 überträgt sich auf beide Lagerbuchsen 9, so daß bei einer Verstellung die Parallelität der Achsen von Läuferwelle und Gehäuse gewahrt bleibt.In the housing 1 of the charge blower, a rotor 2 rotates, in its radially directed slots 3 the Slide 4 slide, two slides are always arranged in a slot, which are in the Place the rotation of the rotor against the housing wall. This creates the sickle-shaped conveyor rooms, which increase on the suction side and gradually decrease on the pressure side, so that the medium to be conveyed is conveyed from the suction chamber S to the pressure chamber 6. The conveyor rooms are closed at the front through the bearing caps 7 and 8, in which the bearing bushes 9, which serve as bearings for the rotor shaft 10, are stored. With a toothing of the bearing bushes 9, the gears are in engagement, the are firmly connected to the regulator shaft 12. A rotary movement of the regulator shaft 12 is transmitted to both bearing bushes 9, so that the parallelism of the axes of the rotor shaft and housing when adjusted is preserved.

Der Antrieb erfolgt durch die Antriebswelle 13, mit der das innenverzahnte Zahnrad 14 verbunden ist, das mit dem Ritzel 15 auf der Läuferwelle 10 zusammenarbeitet.It is driven by the drive shaft 13, with which the internally toothed gear 14 is connected that cooperates with the pinion 15 on the rotor shaft 10.

Bei einer Verstellung der Läuferwelle 10 durch die Reglerwelle 12 und die Zahnräder 11 werden die exzentrischen Lagerbuchsen 9 in den Lagerdeckeln 7 und 8 verdreht. Dabei bewegt sich die Achse 16 der Läuferwelle 10 auf einem Kreisbogen 17 (Fig. 3), dessen Mittelpunkt 18 mit der Achse 19 des Innenzahnrades 14 und der Antriebswelle 13 fluchtet. Dadurch ist der Zahneingriff des Ritzels 15 mit dem parallel zur Läuferwelle 10 oberhall
und erhält aus der DruckkammiWhen the rotor shaft 10 is adjusted by the regulator shaft 12 and the gear wheels 11, the eccentric bearing bushes 9 in the bearing caps 7 and 8 are rotated. The axis 16 of the rotor shaft 10 moves on a circular arc 17 (FIG. 3), the center point 18 of which is aligned with the axis 19 of the internal gear 14 and the drive shaft 13. As a result, the meshing of the pinion 15 with the one parallel to the rotor shaft 10 is above hall
and receives from the Druckkammi

ίο förderte Ladeluft, die über die
die Verteilerkammer 25 eindringt.ίο promoted charge air, which over the
the distribution chamber 25 penetrates.

Die Verteilerkammer 25 wird mit
drehzahl angetrieben und verteilt die Ladeluft entsprechend der Zündfolge des Motors über die Leitungen27 bis 30 auf die einzelnen Zylinder, indem die Bohrungen 31 der Verteilerkämmer 25 mit den entsprechenden Anschlüssen zur Deckung kommen.The distribution chamber 25 is with
speed driven and distributes the charge air according to the ignition sequence of the engine via the lines 27 to 30 to the individual cylinders, in that the bores 31 of the distributor chamber 25 come to cover the corresponding connections.

Claims

Claims: so

1. Charging device for internal combustion engines, in particular for motor vehicles, consisting of a rotary piston blower of the multi-cell design with eccentric mounting of the rotor shaft, in whose radially or approximately radially directed slots influenced by centrifugal forces Slide slide, which is driven by the internal combustion engine and only part of the required Promotes combustion air, characterized in that the delivery rate of the fan by changing the eccentric bearing of the rotor shaft in the housing during operation is changed by control pulses of the internal combustion engine and that the pumped air is supplied to the individual cylinders in a controlled manner will.

2. Charging device according to claim 1, characterized in that the rotor shaft of the Fan is mounted in yerdrehbar held in the fan housing eccentric discs with a Governor shaft are connected by gears, and that a pinion arranged on the rotor shaft cooperates with an internal gear arranged on the drive shaft that in each Eccentric position the axis of the drive shaft is aligned with the axis of the eccentric shaft.

3. Charging device according to claims 1 and 2, characterized in that two slides slide in each slot of the rotor shaft, which are made of polyamide and can contain a thin steel core.

4. Charging device according to claims 1 and 2, characterized in that the of the Fan conveyed air alternately through a distributor driven by the fan Intake valves is supplied.

Considered publications:
German patent specifications No. 324 498, 835 814,
866 294;

British Patent No. 573860;
U.S. Patent No. 2,302,411.

1 sheet of drawings