DE1903261C3

DE1903261C3 - Selbstzündende Brennkraftmaschine mit Aufladung durch einen Abgasturbolader und einen nachgeschalteten Verdichter

Info

Publication number: DE1903261C3
Application number: DE1903261A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1968-02-07
Filing date: 1969-01-23
Publication date: 1975-08-28
Also published as: SE349628B; NL6901730A; DE1903261A1; DE1903261B2; GB1262138A; NL157963B; US3595013A; DE1966223A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine selbstzündende, wassergekühlte Brennkraftmaschine mit Aufladung durch einen Abgasturbolader und einen nachgeschalteten, von der Brennkraftmaschine über ein stufenlos regelbares Getriebe angetriebenen, nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Verdichter, wobei das Übersetzungsverhältnis des Getriebes selbsttätig in Abhängigkeit von einem Luftdruck des Aufladesystems regelbar ist

und vor dem Verdichter in die Ladeluftleitnng ein Wärmetauscher zwischengeschaltet ist.

Eine Brennkraftmaschine mil einer derartigen Aufladung ist aus der FR-PS 1 406 725 bekannt. Dort wird festgestellt, daß bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine die in Serie geschalteten Abgasturbolader und Verdichter zu einer sich addierenden Überladung der Brennkraftmaschine neigen und außerdem die zum Antrieb des Verdichters erforderliche Leistung stark ansteigt, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führt Zur Vermeidung dieser Nachteile liegt der genannten FR-PS die Aufgabe zugrunde, das Ansteigen des Druckverhältnisses am Verdichter zu begrenzen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, den Verdichter von der Brennkraftmaschine her mit variabler Drehzahl anzutreiben und als Stellgröße die Druckdifferenz der Drücke vor und hinter dem Verdichter heranzuziehen.

Der FR-PS ist auch zu entnehmen, den Abgasturbolader fur ein so hohes Druckverhältnis auszulegen, daß der Verdichter oberhalb einer bestimmten hohen Belastung als Druckminderer arbeiten würde, was aber dadurch vermieden wird, daß man die Ladeluft über ein Umgehungsventil direkt in den Ladeluftcufnehmer der Brennkraftmaschine strömen läßt

Beim Gegenstand der FR-PS 1 40b /25 ist wahlweise zwischen Abgasturbolader und Verdichter ein Kühler zwischengeschaltet. Dieser Kühler dient jedoch in durchaus konventioneller Weise nur dazu, den Füllungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf eine Druckregelung der Ladeluft zur Begrenzung des Druckver hältnisses am Verdichter, sie bezweckt mehr, nämlich eine selbstzündende Brennkraftmaschine zu schaffen, die in Konkurrenz zu den neuerdings als Fahrzeugantriebe aufkommenden Gasturbinen und Verbrennungsmotoren mit äußerer Verbrennung treten kann. Endziel vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine hoher Leistung und geringen Verbrauchs, ohne Rauchbildung bei niedrigen Drehzahlen, ohne das Entstehen von Aldehyden bei geringen Belastungen und beim Anlassen, mit der verschiedene Kraftstoffe verwendet werden können (Vielstoffmotor) und die eine günstige Drehmomentkennlinie besitzt, ohne eine konstante Leistungsabgabe anzustreben.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das genannte Ziel durch Optimierung der Verbrennungsbedingungen über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erreichbar sein müßte. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mit Aufladung in allen Betriebsbereichen im wesentlichen Vollastverbrennungsbedingungen zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer selbstzündenden, wassergekühlten Brennkraftmaschine mit Aufladung der eingangs bezeichneten Bauart in Kombination eine Druck- und Temperaturregelung der Ladeluft im Sinne einer Konstanthaltung des Gesamtladedruckverhältnisses und einer Konstanthaltung der Ladelufttemperatur stattfindet und hierzu die Verdichterdrehzahl durch Regeln des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit des Ladedrucks vor dem Verdichter oder eines Zwischenwerts des vor und hinter dem Verdichter herrschenden Ladedrucks zwischen zwei Grenzdrehzahlen veränderbar ist, bei deren einer das Fördervolumen des Verdichters größer und bei deren anderer das Fördervolumen

kleiner ist als das Arbeitsvolumen der Brennkraftmaschine, und der Wärmetauscher von dem temperaturgeregelten Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchflossen ist

Die Druckregelung übernimm« der mit variabler Drehzahl angetriebene Verdichter, während die Temperaturregelung in Kombination durch den Wärmetauscher und den Verdichter erfolgt.

Bei geringen Belastungen, wenn der Abgasturbolader weder ausreichende Drücke noch ausreichende Temperaturen erzeugt, dient der Wärmetauscher, der vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchflossen ist, welches auf eine konstante Temperatur geregelt wird, als Vorwärmer, und der Verdichter erhöht noch die Temperatur gleichzeitig mit der Druckerhöhung, so daß Verbrennungsbedingungen ähnlich denen bei Volllast erhalten werden. Diese Druckerhöhung ermöglicht außerdem die Oberwindung des Gegendrucks der Abgase und die Vermeidung einer Gegenspülung. Bei wachsendem Abgasturboladerdruck muß sich die Drehzahl des Verdichters fortschreitend von der einen Grenzdrehzahl zur anderen Grenzdrehzahl verändern, wobei ein Durchgang durch einen neutralen Punkt erfolgt, bei welchem der Verdichter die Ladeluft weder verdichtet noch entspannt, so daß eine Aufladung erfolgt, als wäre der Verdichter nicht vorhanden. Bei hohen Belastungen, wenn der Abgasturbolader Ladeluft hohen Drucks und hoher Temperatur erzeugt, dient der Wärmetauscher als Kühler, und der Verdichter unterstützt die Kühlwirkung und mindert den Druck, indem er die Ladeluft teilweise entspannt.

Da bei vollen Leistungen die Baugruppe aus Wärmetauscher und Verdichter eine Kältemaschine bildet, die in Verbindung mit einem angemessenen volumetrischen Verhältnis in der Brennkraftmaschine es ermöglicht, den Druck und die Temperatur am Verdichtungsende innerhalb bestimmter Grenzen zu halten, kann daher ein Abgasturbolader von hohem Druckverhältnis verwendet werden.

Aus der CH-PS 217 848 ist bekannt, die Temperatur der in die Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine eintretenden Ladeluft konstant zu halten oder nach Maßgabe des Druckes in der Luftleitung zu steuern. Hierzu ist in der Ladeluftleitung zwischen zwei Verdichterstufen ein Wärmetauscher angeordnet, der je nach Betriebsbereich der Brennkraftmaschine von einem Heizmedium, z. B. vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine, oder von einem Kühlmedium durchflossen wird.

Die CH-PS 217 848 lehrt somit zwar bereits eine Regelung der Ladeluft auf eine konstante Temperatur, sie macht jedoch keinerlei Aussage über eint Druckregelung, wie sie die Erfindung in Kombination mit einer Temperaturregelung vorschlägt. Die Temperaturregelung erfolgt ungleich aufwendiger, da in gewissen Fällen ein gesondertes Kühlmedium erforderlich ist.

Aus der CH-PS 211 060 ist schließlich bekannt, bei einer Brennkraftmaschine trotz unterschiedlicher Barometerdrücke in verschiedenen Höhenlagen den gleichen absoluten Aufladedruck und zweckmäßig auch gleiche Temperatur zu erreichen. Es wird also nicht wie bei der Erfindung eine Konstanthaltung der Verbrennungsbedingungen über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine angestrebt. Zum Erhalt eines gleichen absoluten Aufladedrucks und gleicher Temperatur in verschiedenen Höhenlagen sind ein Abgasturbolader und ein in Serie nachgeschalteter Verdichter vorgesehen, welch letzterer von einem durch den Aufladedruck gesteuerten Elektromotor angetrieben ist.

Die Aufgabe des Verdichters besteht lediglich darin, bei niedrigem Barometerdruck und damit niedrigem Turboladerdruck den erforderlichen Restdruck zu erzeugen. Mit der Verdichtung findet naturgemäß gleichzeitig eine Temperaturerhöhung statt Eine Druck- und Temperaturregelung wie im Fall der Erfindung, wo in gewissen Betriebsbereichen der Verdichter mit einem Wärmetauscher eine Kältemaschine bildet, findet niehl statt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schaubildlich die Druckverhältnisse der Ladeluft in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des Übersetzungsverhältnisses des Verriichtergetriebes für verschiedene Belastungea

F i g. 2 eine Gesamtanordnung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Aufladung,

F i g. 3 schematisch einen Querschnitt des Verdichters,

F1 g.4 die gleiche Gesamtanordnung wie in Fig.2 wobei jedoch für den Antrieb des Verdichters an Stelle eines Riementriebes ein hydrostatisches Getriebe vorgesehen ist,

F i g. 5 im Aufriß einen Dieselmotor, der mit einem Riementrieb für den Verdichter ausgerüstet ist, der eine einzige Riemenscheibe veränderlichen Durchmessers verwendet,

F i g. 6 den in F i g. 5 dargestellten Motor in Draufsicht,

F i g. 7 einen Schnitt des Motors von F i g. 6 längs der Linie VII-VIl in F ig. 6,

F i g. 8 eine Stirnansicht des Motors, gesehen ir Richtung des Pfeiles VIII in F i g. 6,

F i g. 9 eine Variante für den in F i g. 5 dargestellter Riementrieb und

F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie ll-II in F i g. 9.

Die in F i g. 2 dargestellte selbstzündende, wasserge kühlte Brennkraftmaschine 1, vorzugsweise ein Vier taktmotor, besitzt eine Abgasleitung 2, welche die Ab gase zu dem Rad 3 einer Abgasturbine leitet, die übei eine Welle 4 das Rad 5 eines Turboladers antreibt. Ir die Ladeluftleitung 6 dieses Turboladers sind ein War metauscher 7 und ein nach dem Verdrängerprinzip ar beitender Verdichter 10 eingefügt. Auf diese Weist führt die Leitung 6 die Ladeluft zuerst durch den War metauscher 7, welcher über Stutzen 8 und 9 von den" auf konstante Temperatur geregelten Kühlwasser dei Brennkraftmaschine durchflossen wird, und dann in der Verdichter 10, der in Fig.3 schematisch im Quer schnitt dargestellt ist.

Der Verdichter 10 ist ein bekanntes Zahnradgebläse das die Ladeluft über eine Einlaßleitung 11 und eir Sammelrohr 12 auf die Brennkraftmaschine verteilt Die Verdichterwelle 13 ist über einen an sich bekann ten stufenlos regelbaren Keilriementrieb 15 mit dei Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine verbunden wobei die Hälften 16 und 17 der Riemenscheiben au die Wellen 13 und 14 fest aufgekeilt sind, während dis gegenüberliegenden Scheibenhälften 18 und 19 eine ge ringe axiale Verschiebung erfahren können, so daß be jeder der beiden Riemenscheiben der Umschlingungs durchmesser des Keilriemens 15 verändert werder kann. In dem vorliegenden besonderen Fall, der nui eine geringe Veränderung des Übersetzungsverhältnis ses (beispielsweise 0,85 bis 1,5) erfordert, können dif beiden Scheibenhälften 18 und 19 gleichzeitig im umge kehrten Sinn durch einen zwischen seinen Ender schwenkbar gelagerten Hebel 20 verlagert werden, dei

sich bei 21 gegen die Scheibenhälfle 18 und bei 22 gegen die Scheibenhälfte 19 unter Zwischenschaltung von Kugellagern abstützt; der Hebel 20 ist an seiner Mitte durch ein Gabelgelenk 23 schwenkbar gelagert, gegen das sich eine Feder 24 abstützt. Der Hebel ist bei 21 durch eine Druckdose 25 entgegen der Kraft eher Feder 26 bewegbar. Diese Druckdose steht unter dem veränderlichen Luftdruck in einer Leitung 27, die über eine geeichte Düse 29 mit einer von der Ladeluftleitung 6 am Auslaß des Wärmetauschers abgezweigten Leitung 28, über eine geeichte Düse 31 mit einer von der Einlaßleitung 11 an der Austriltsseite des Verdichters 10 abgezweigten Leitung 30 und über eine Düse 32 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Der stufenlos regelbare Riementrieb 15 kann durch ein hydrostatisches Getriebe ersetzt werden, das in F i g. 4 dargestellt ist. In diesem Falle treibt die Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine eine Pumpe mit Kolbentrommel 42 an, deren Fördermenge je Umdrehung durch eine feststehende Steuerplatte 43 bestimmt wird. Die Welle 13 des Verdichters 10 ist mit einem ebenfalls eine Kolbentrommel 44 aufweisenden Hydromotor verbunden, dessen Fördermenge je Umdrehung durch die veränderliche Neigung einer Steuerplatte 45 veränderlich ist. Die veränderliche Neigung der Platte 45 ist von einer Druckdose 46 abhängig, die mit der Ladeluftleitung 6 über die Leitung 27 verbunden ist. Die beiden hydraulischen Einheiten sind miteinander durch Leitungen 47 und 48 verbunden.

Nachfolgend wird die Aufladung der Brennkraftmaschine in Verbindung mit F i g. 1 und 2 beschrieben, wobei die Düse 29 allein als aktiv angenommen wird.

Mit Pi ist der Druck am Einlaß des Turboladers bezeichnet, mit Pi der Druck zwischen dem Turbolader und dem Verdichter 10. mit Pi der Druck zwischen dem Verdichter und der Brennkraftmaschine. In F i g. 1 ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der Abszisse aufgetragen, während die Druckverhältnisse PilPi und Pi/Pi auf der Ordinate aufgetragen sind. Die vollausgezogenen Kurven stellen die Veränderung der Druckverhältnisse PilP\ für verschiedene Werte der Last dar, während die gestrichelt gezeichneten Kurven die Veränderung des Druckverhältnisses PilP\ ebenfalls für verschiedene Werte der Last darstellen.

Ferner sind auf der Ordinate Werte λ des Übersetzungsverhältnisses des Keilriementriebes 15 aufgetragen.

Bei einer Belastung von 100% wird für eine Drehzahl a der Brennkraftmaschine, die etwa bei ¹U oder ⁴A der maximalen Drehzahl liegt, das Übersetzungsverhältnis λ so gewählt, daß das von dem Verdichter verdrängte Volumen gleich der Füllung des Motors ist. welches Übersetzungsverhältnis zur Vereinfachung mit 1.0 bezeichnet ist. Unter den genannten Bedingungen geht alles so vor sich, als wenn der Verdichter 10 nicht vorhanden wäre. Die Drücke Pi und Pi sind gleich, und die vollausgezogenen sowie die gestrichelt gezeichneten Kurven schneiden sich im Punkt A, der der Drehzahl a entspricht Das Verhältnis PiIPx = PiIPi ist ziemlich hoch. Da die Temperatur am Auslaß des Turboladers höher als 100⁰C sein kann, wird diese durch den Wärmetauscher 7 auf etwa 80° C zurückgeführt, weichen Wert sie in der Ladeluftleitung 6 und am Einlaß 11.12 zur Brennkraftmaschine beibehält.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt nimmt das Verhältnis PilPi mit dem Druck Pi zu. Wenn die Düse 3Ϊ als nicht offen angenommen wird, überträgt sich der Druck Pi über die Leitung 28.

die Düse 29 und die Leitung 27 auf die Druckdose 25 welche bei 21 die Scheibenhälfte 18 belastet, während die Scheibenhälfte 19 durch den Hebel 20 entlastet wird, was eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses α des Riementriebes 15 bis 0,85 bei der Drehzahl b zur Folge hat.

Die durch den Verdichter verdrängte Luftmenge ist geringer als die Füllung der Brennkraftmaschine, der Druck Pi (B') ist niedriger als der Druck Pi (B)

ίο (Fig. 1). Die Temperatur am Auslaß des Turboladers von beispielsweise 150⁰C wird im Wärmetauscher 7 auf etwa 100⁰C und im Verdichter 10 schließlich auf etwa 80⁰C gesenkt. Es bestehen daher bei einer Drehzahl b Verbrennungsbedingungen, die denjenigen bei der Drehzahl a ähnlich sind.

Wenn dagegen die Drehzahl der Brennkraftmaschine abnimmt, nimmt das Verhältnis PilP\ mit dem Druck Pi ab. Die Druckdose 25. welche diesen Druck wie zuvor aufnimmt, entlastet die Scheibenhälfte 18 und belastet über den Hebel 20 die Scheibenhälfte 19, was eine Zunahme des Übersetzungsverhältnisses λ des Riementriebes 15 auf beispielsweise 1,15 bei der Drehzahl czur Folge hat. Das durch den Verdichter 10 verdrängte Volumen ist größer als die Füllung der Brennkraftmaschine, so daß der Verdichter 10 als zweite Verdichtungsstufe wirkt. Der Druck PiIPi (C) ist höher als der Druck Pil Pt (C). Die Temperatur am Auslaß des Turboladers, die 50⁰C betragen dürfte, wird durch den Wärmetauscher 7 auf etwa 6O⁰C und dann durch den Verdichter 10 auf etwa 100⁰C gebracht.

Die Aufladung ist die gleiche wie zuvor, wenn man sich bei einer Drehzahl d auf einer Kurve verminderter Belastung, beispielsweise 50%, befindet. Der Verdichter 10 erzeugt einen Druck PilPi bei D¹, der wesentlich höher als der Druck PilPi bei D ist. Die Temperatur erreicht nach zweimaligem Vorwärmen durch den Wärmetauscher 7 und den Verdichter 10 einen hohen Wert, der bei etwa 100⁰C liegt.

Die Verbrennungsbedingungen liegen denjenigen bei Vollast nahe. Außerdem kann eine Gegenspülung, die gewöhnlich bei verringerten Belastungen zu befürchten ist. infolge des erhöhten Druckes Pi bei D nicht auftreten.

In der vorangehenden Beschreibung der Aufladung ist Pi als einziges Wirkungskriterium der Druckdose gewählt worden. In bestimmten Fällen kann der Druck Pi durch eine entsprechende Eichung der Düsen 29 und 31 einbezogen werden.

Diese Art und Weise der Konstanthaltung der Ver- brennungsbedingungen ermöglicht es. sie so zu wählen, daß die Brennkraftmaschine als Vielstoffmotor ohne die Gefahr einer übermäßigen Ermüdung verwendet werden kann.

Die Leistungen, die in dem stufenlos regelbaren Rie-

mentrieb 15 übertragen werden, haben unterschiedliches Vorzeichen, je nachdem, ob der Verdichter 10 verdichtend oder druckmindernd arbeitet. Sie sind niemals sehr hoch, jedoch sind sie in dem Augenblick am höchsten, in welchem die Leistungen der Brennkrafrmaschi- ne gering sind. Hierzu ist zu bemerken, daß in diesem Fall die aufgenommene Leistung zum Teil auf die Brennkraftmaschine zurückgegeben wird Da das Verhältnis PiIPi immer schwach bleibt, ist der Wirkungsgrad des Verdichters 10 zufriedenstellend und bleibt der wirkliche Verlust gering. Der Verlust wird weitgehend durch die Verbesserung der Verbrennung ausgeglichen, so daß der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine bei geringen Belastungen gut ist. Die

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Verringerung des Treibstoffverbrauchs in allen Betriebsfällen ist neben der Verbesserung des Leistungsgewichtes und der Möglichkeit der Verbrennung aller Brennstoffe ein weiteres Ziel der Erfindung.

Zur Vereinfachung und zur Verringerung der Kosten s für den vorangehend beschriebenen und in F i g. 2 dargestellten Keilriementrieb kann dieser mit einer einzigen veränderlichen Riemenscheibe ausgebildet werden, wie in F i g. 5 bis 8 dargestellt ist. Dieser Keilriementrieb ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses geschieht nur bei der Riemenscheibe der Abtriebsseite, welche den Verdichter 10 antreibt; diese Riemenscheibe dient gleichzeitig als Riemenspanner; das Spannen durch diese Riemenscheibe geschieht durch eine Blattfeder, die für die Riemenscheibe gleichzeitig als Träger dient;
die Welle, auf welcher diese Riemenscheibe angeordnet ist, ist an einem Kardangelenk nahe dem Verdichter angelenkt. Die Länge dieser Welle ist derart, daß die Abwinkelung des Kardangelenkes sehr gering ist, ebenso wie die Veränderung des Winkels der Ebene der Riemenscheibe. Zur Lagerung der Welle ist am Ort der Riemenscheibe ein einziges Lager notwendig. Der radiale Gegendruck auf den Verdichter auf Grund der Riemenspannung ist unbedeutend, wodurch vermieden wird, in den Verdichter ein großes Lager einbauen zu müssen, was gewöhnlich notwendig ist, wenn die Spannung des Riemens am Verdichter anliegt; die Veränderung des Winkels der Welle wird durch eine sehr geringe Verdrehung der Blattfeder ermöglicht, welche in dieser Ebene nur eine sehr geringe Kraft erzeugt; die Veränderung der Ebene der Riemenscheibe bleibt innerhalb zulässiger Grenzen; schließlich ist eine Einrichtung zur Verstellung des Abstandes der Hälften der Riemenscheibe mittels Druckluft unmittelbar auf der Riemenscheibe angeordnet, wobei die Druckluft durch einen biegsamen Schlauch zugeführt wird.

Fig. 5 bis 8 zeigen einen Viertakt-Dieselmotor 1, welcher durch den Abgasturbolader 52 aufgeladen wird. Dieser ist über die Ladeluftleitung 6 mit dem Einlaß des Verdichters 10 von der Bauart »Roots« verbunden. Der Auslaß des Verdichters 10 steht mit dem Sammelrohr 12 des Motors in Verbindung. Der Wärmetauscher, der in die Ladeluftleitung 6 eingeschaltet ist. ist nicht dargestellt.

Die Welle 13 des Verdichters ist durch ein Kardangelenk 53 mit einer Hohlwelle 54 verbunden, welche mit einer Welle 55 zusammengeschlossen ist, die die rechte Riemenscheibenhälfte 56 trägt. Das Ende 57 der Welle 55 sitzt in einem Lager 58. das von einem Gehäuse 59 getragen ist Letzteres ist am Ende der Blattfeder 60 befestigt, welche ihrerseits durch ein Winkelstück 61 an der Wand 62 des Motorblocks 1 befestigt ist (F i g. 8). Auf der Welle 55 ist eine gleitbare Hülse 63 angeordnet, die mit der linken Hälfte 64 der Riemenscheibe fest verbunden ist bzw. mit dieser aus einem Stück besteht. Die Welle 54 ist mit einem Flansch 65 versehen, an dem eine Manschette 66 angebracht ist. die an ihrem anderen Ende mit der Scheiben half te 64 fest verbunden ist. Im Inneren der Manschette 66 befindet sich eine Feder 67. welche das Bestreben hat. die gleitbare Scheibenhälfte 64 gegen den Keilriemen 15 zu drücken.

Der Innenraum der Manschette 66 steht über einen axialen Kanal 68 der Welle 55 mit der Leitung 27 oder den Leitungen 27, 28 und 30 in Verbindung, die in F i g. 2 und 4 dargestellt sind. Der innerhalb der Manschette herrschende Druck wirkt mit der Feder 67 zur Ausübung eines seitlichen Druckes auf den Riemen 15 zusammen. Wie ersichtlich, bilden der Flansch 65, die Manschette 66 und die Scheibenhälfte 64 eine Druckdose, die den in F i g. 2 und 4 dargestellten Druckdosen 25 bzw. 46 entspricht.

Der Riemen 15 ist um eine Riemenscheibe 69 mit einer trapezförmigen Nut herumgeführt, welche auf die Kurbelwelle des Motors 1 aufgekeilt ist.

Die Blattfeder 60 besitzt eine Form gleichen Widerstandes, so daß sie unter Beibehaltung einer gleichbleibenden Federkraft an der Riemenscheibe 56,64 vorbeigeführt werden kann.

Zur Verlagerung der Riemenscheibe 56, 64 in Richtung der Achse 72 (F i g. 8) ist ein Lenker 70 einerseits mit einem sehr leichten stationären Träger 71 und andererseits mit dem Gehäuse 59 gelenkig verbunden.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Riementriebes ist wie folgt: Wenn der Regelluftdruck, der im Innern der Manschette 66 über einen biegsamen Schlauch einwirkt, zunimmt und den Riemen 15 durch die Annäherung der Scheibenhälfte 64 an die Scheibenhälfte 56 stärker zusammendrückt und wenn die Feder 60 nachgibt, steigt der Riemen 15 an den Scheibenhälften 56.64 höher, so daß diese Riemenscheibe das Bestreben hat. sich in Richtung zur Kurbelwelle des Motors abwärts zu bewegen. Die Welle 54 verlagert sich dabei um einen sehr kleinen Winkel, was durch das Kardangelenk 53 ermöglicht wird. Gleichzeitig verändert sich die Mittelebene der Scheibe 56, 64 um den gleichen Winkel, was der Riemen 15 zuläßt.

Wie ersichtlich, ergeben sich die folgenden Vereinfachungen: Es sind ein einziges Kardangelenk und eir einziges Lager mit einem Träger in Form einer Blattfeder vorgesehen.

Gegenüber diesen Vorteilen können die folgender Nachteile auftreten:

Der Druck der Luft innerhalb der Manschette 66 addiert sich zu demjenigen der Rückstellfeder 67 die einen Druck auf die Riemenscheibe 64 ausübt Dieser Druck ist unnütz groß im Falle des Min destabstandes der beiden Hälften 56 und 64 dei Riemenscheibe, was einen vorzeitigen VerschleiC des Riemens 15 herbeiführen kann;
die Blattfeder 60. welche das Spannen der Riemen scheibe sicherstellt, ist bei vertikalen Beschleunigungen zu empfindlich. Eine Dämpfung ist erforderlich, um .Spannungsschwankungen des Riemen: 15, schädliche Gleitbewegungen und ebenfalls wieder eine vorzeitige Abnutzung des Riemens zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, auf welch« sich die Erfindung ebenfalls erstreckt und welche die Beseitigung der beiden vorerwähnten Nachteile ermöglicht, wird die Veränderung des Obersetzungsverhältnisses ebenfalls durch die Wirkung des verändert chen Regelhrftdrueks auf eine einzige Riemenscheibe 56, 64 erhalten, deren bewegliche Hälfte 64 durch eine Feder 67 in Richtung zur anderen Hälfte 56 belastet ist während die Welle 55 der Riemenscheibe durch ein Kardangelenk mit dem Verdichter verbunden ist und so nahe als möglich der Riemenscheibe und auf der dei Feder entgegengesetzten Seite durch ein einziges Lager 73 (Fig.9 und 10) gehalten ist. Im vorliegender

Fall ist jedoch ein Arbeitszylinder so zwischen dem Motor und dem Lager angelenkt, daß das bewegliche Organ dieses Arbeitszylinders den Abstand der Riemenscheibenhälften und damit das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von dem Regelluftdruck verändert.

Vorteilhaft ist der Arbeitszylinder ein kompensierter Arbeitszylinder, dessen Arbeitskammer m t Regelluft beliefert wird, wobei das bewegliche Organ des Arbeitszylinders durch eine Feder belastet ist, die entgegengesetzt der Regelluft wirkt. In diesem Falle ermöglicht die Verwendung einer Schraubendruckfeder an Stelle der Blattfeder und ihres Trägers die Herstellung einer leichteren Baugruppe, die zur gelenkigen Abstützung unmittelbar am Gehäuse des Motors befestigt ist.

Zwischen dem festen und dem beweglichen Organ des Arbeitszylinders kann ein pneumatischer Stoßdämpfer vorgesehen werden, um die Bewegungen des beweglichen Organs zu dämpfen.

Schließlich ermöglicht die Verwendung von Rollmembranen die Lösung aller Dichtungsprobleme hinsichtlich der Arbeitskammer des Arbeitszylinders.

Wie sich aus F i g. 9 und 10 ergibt, die ein Beispiel für diese Ausführungsform zeigen, weist die Riemenscheibe eine feste Scheibenhälfte 56, die mit der Welle 55 verbunden ist, und eine verschiebbare Scheibenhälfte 64 auf, welche durch die Rückstellfeder 67 in Anlage am Riemen 15 gehalten ist. Die Welle 55 dreht sich in dem Lager 73, das an Zapfen 79 aufgehängt ist.

Die Zapfen 79 des Lagers 73 sind mit der Kolbenstange 86 des Arbeitszylinders fest verbunden, an welche ein oberer Kolben 92 angeschweißt ist, der im Innern eines oberen Zylinders 91 beweglich ist. Eine zwischen Kolben und Zylinder eingespannte Membran 93 rollt bei der Bewegung des Kolbens im Zylinder ab.

Die Membran 93 ist dichtend gegen den Boden des Kolbens 92 durch eine Ringscheibe 74 festgespannt, welche Einspannung durch eine Mutter am Ende der Kolbenstange 86 sichergestellt ist, die gleichzeitig einen unteren Kolben 78, eine untere Membran 77, eine Ringscheibe 76, eine Hülse 75, die Ringscheibe 74 und die Membran 93 gegen den Kolben 92 festspannt.
S Der äußere Rand der Membran 93 ist dichtend zwischen dem unteren Flansch des Zylinders 91 und dem oberen Flansch eines Zwischenzylinders 94 eingespannt. Der äußere Rand der unteren Membran 77 ist dichtend zwischen den Anschlußflanschen des Zwischenzylinders 94 und eines unteren Zylinders 88 eingespannt.

Das durch die Membranen 77 und 93, ihre Einspannringscheiben 74 und 76, die Hülse 75 und das Zwischengehäuse 94 abgedichtete begrenzte Volumen nimmt

den Regelluftdruck durch eine mit der öffnung 80 verbundene biegsame Leitung auf. Dieser Druck, der durch die Feder 82 kompensiert wird, regelt die vertikale Stellung der Kolben, der Stange 86 und der Riemenscheibe 56,64, wodurch der Achsabstand zur festen Antriebsscheibe und damit das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Riemenscheiben verändert wird.

Die Feder 82, die am Boden des unteren Kolbens 78 durch eine Ringscheibe 81 zentriert ist, stützt sich an einem Ansatz ab, der unmittelbar am Motorgehäuse 87 befestigt ist Die direkte Abstützung der Feder 82 am Gehäuse 87 entlastet die Achsen 85, welche nurmehi die Kräfte aufnehmen, welche durch die Regelluft erzeugt werden.
Das Volumen 90 zwischen dem unteren Zylinder 8t und dem Kolben 78, das an den Enden durch die Membran 77 und die Dichtung 84 begrenzt ist und mit dei Außenluft durch eine feine öffnung 83 in Verbindung steht, wirkt als pneumatischer Stoßdämpfer zur Dämp fung der Schwingungsbewegungen des Kolbens.

Die gesamte Anordnung, mit Ausnahme der Fedei 82, stützt sich gelenkig um die Achsen 85 an Halterun gen 89 ab, die mit dem Gehäuse des Motors 87 fes verbunden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche: 19

1. Selbstzündende, wassergekühlte Brennkraftmaschine mit Aufladung durch einen Abgasturbolader und einen nachgeschaketen, von der Brennkraftmaschine über ein stufenlos regelbares Getriebe angetriebenen, nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Verdichter, wobei das Obersetzungsverhältnis des Getriebes selbsttätig in Abhängigkeit von einem Luftdruck des Aufladesystems regelbar ist und vor dem Verdichter in die Ladeluftleitung ein Wärmetauscher zwischengeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination eine Druck- und Temperaturregelung der Ladeiuft im Sinne einer Konstanthaltung des Gesamtladedruckverhältnisses (Pi/Pi) und einer Konstanthaltung der Ladelufttemperatur stattfindet und hierzu die Verdichterdrehzahl durch Regeln des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit des Ladedrucks (ft) vor dem Verdichter (10) oder eines Zwischenwertes des vor und hinter dem Verdichter herrschenden Ladedrucks (ft bzw. Pi) zwischen zwei Grenzdrehzahlen veränderbar ist, bei deren einer das Fördervolumen des Verdichters größer und bei deren anderer das Fördervolumen kleiner ist als das Arbeitsvolumen der Brennkraftmaschine, und der Wärmetauscher

(7) von dem temperaturgeregelten Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchflossen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (10) in an sich bekannter Weise ein Zahnradgebläse mit zwei oder mehr Zähnen ist.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einem Riementrieb als stufenlos regelbares Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Riemenscheibe von veränderlichem Durchmesser vorgesehen ist, welche den Verdichter (10) über eine Welle (54,55) antreibt, die zwischen einem Lager (58; 73) nahe der Riemenscheibe und einem Kardangelenk (53) nahe dem Verdichter (10) aufgehängt ist. wobei das Lager (58; 73) in einem federnden Träger (59, 60; 74 bis 94) sitzt und die Welle infolge ihrer Länge nur einen Ausschlagwinkel von weniger als ±3° hat und der Abstand der Scheibenhälften (56, 64) durch den Ladeluftdruck bestimmt ist.

4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlos regelbare Getriebe ein hydraulisches Getriebe ist und eine Pumpe sowie einen Hydromotor mit einer Kolbentrommel (42 bzw. 44) und einer Steuerplatte (43 bzw. 45) aufweist, wobei die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses durch die Wirkung des L»del"ftdruckes auf die Steuerplatte (45) des Hydromotors bestimmt ist (F i g. 4).