DE2111226A1 - Device for charging water-cooled rotary piston diesel engines - Google Patents
Device for charging water-cooled rotary piston diesel enginesInfo
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Description
"Einrichtung zum Aufladen von wassergekühlten Kreiskolben-Dieselmotoren""Device for charging water-cooled rotary piston diesel engines"
In dem Patent ....... (Patentanmeldung P 1903.261.2 vomIn the patent ....... (patent application P 1903.261.2 of
23. Januar 196 9) wird eine Einrichtung zum kompensierten Aufladen eines herkömmlichen Dieselmotors vorgeschlagen, das die Möglichkeiten des erhöhten Überdrucks eines Turboverdichters mit der Wirksamkeit bei niedriger Drehzahl eines volumetrischen Verdichters, welch letzterer mit dem Turboverdichter in Reihe geschaltet ist, durch die Schaffung eines veränderlichen Drehzahlverhältnisses zwischen dem Motor und dem volumetrischen Verdichter kombiniert.January 23, 196 9) a device for the compensated charging of a conventional diesel engine is proposed, that the possibilities of the increased overpressure of a turbo compressor with the effectiveness at lower Speed of a volumetric compressor, which the latter is connected in series with the turbo compressor by creating a variable speed ratio combined between the engine and the volumetric compressor.
Ferner wurde in dem Patent ....... (Patentanmeldung P 2031,378.M- vom 25. Juni 1970) vorgeschlagen, mit diesem Aufladesystem eine Vergasungseinrichtung (dispositif de fumigation) zu kombinieren, welche zu derFurthermore, it was proposed in the patent ....... (patent application P 2031,378.M- from June 25, 1970) with this charging system a gasification device (dispositif de fumigation), which to the
Telefon 0821/3 3043 3Telephone 0821/3 3043 3
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Postidtedckonto München 8(4510 Postidtedckonto Munich 8 (4510
klassischen Einspritzung ein Luft/Kraftstoff-Vorgemisch bei niedrigen Drehzahlen und niedrigen Belastungen hinzufügt«classic injection an air / fuel premix at low speeds and low loads "
In dem französischen Patent Nr, 69/41,129 vom 28.11.1969 wurde vorgeschlagen, die veränderliche Steuerung des volumetrischen Verdichters durch eine gewöhnliche Steuerung zu ersetzen, wobei die Wirkungen der veränderlichen Steuerung dadurch aufrechterhalten werden, daß Druckluft abgezweigt wird, so daß der Aufladedruck je nach der Drehzahl und der Belastung des Motors verändert werden kann, welche Abzweigluft statt verloren zu sein oder von neuem in Umlauf gesetzt zu werden, sodann in einem Lufttrichter zur Kühlung des Kühlers verwendet wird.In French patent no. 69 / 41,129 of 11/28/1969 it has been proposed to variably control the volumetric compressor by an ordinary controller to replace, with the effects of the variable control being maintained by that Compressed air is branched off, so that the boost pressure changes depending on the speed and the load on the engine which branch air instead of being lost or being put into circulation again, then in an air funnel is used to cool the cooler.
Schließlich ist im ersten Zusatzpatent vom 25.2,1970 zu dem vorgenannten Patent eine Vervollkommnung der erwähnten Vorrichtung beschrieben, gemäß welcher eine Feinregelung der Abzweigluftmenge durch eine Nadel geschieht, welche den Durchtrittsquerschnitt der* Düse des Lufttrichters ausgehend vom Aufladedruck verändert»Finally, in the first additional patent dated February 25, 1970 to the aforementioned patent described a perfecting of the device mentioned, according to which a Fine control of the branch air volume is done by a needle, which the passage cross-section of the * nozzle of the Air funnel based on the boost pressure changed »
Es wurde erwähnt, daß es mit der vorgeschlagenen Anordnung möglich und insbesondere vorteilhaft ist, das volumetrische Verhältnis des Motors zu verringern, beispielsweise von 18/1 auf 14/1. Das Hauptergebnis dieser Herabsetzung des volumetrischen Verhältnisses besteht darin, gemässigte Höchstdrücke bei einen hohen mittleren Arbeitsdruck zu erzeugen»It was mentioned that it is possible and particularly advantageous with the proposed arrangement that reduce the volumetric ratio of the motor, for example from 18/1 to 14/1. The main result of this Reduction of the volumetric ratio consists of moderate maximum pressures at a high to generate medium working pressure »
Andererseits sind Rotationsmotoren bzw. Kreiskolbenmotoren schwierig als Dieselmotoren verwendbar» da es j~ unmöglich ist, ihnen ein hohes volumetriaches Verhältnis zu verleihen, vor allem wegen des beträchtlichen On the other hand, rotary motors or rotary engines are difficult to be used as diesel engines "as it is j ~ impossible to give them a high volumetriaches money, especially because of the considerable
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schädlichen Raumes infolge ihrer Kinematik, Bei einem Verhältnis über 10/1 haben diese Kreiskolbenmotoren große Abmessungen und einen geringen mechanischen W irkung s gr ad,harmful space as a result of their kinematics, with a ratio of over 10/1, these rotary piston engines have large dimensions and a low degree of mechanical impact,
Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der vorerwähnten Nachteile und die Verwendung der Kreiskolbenmotoren mit niedrigem volumetrischen Verhältnis von beispielsweise 8/1 im Diese!arbeitsverfahren zu verwenden.The object of the invention is to eliminate the aforementioned disadvantages and to use rotary piston engines with low volumetric ratio of for example 8/1 in this! working procedure use.
Für diesen Zweck ist erfindungsgemäß ein Turboverdichter vorgesehen, der von den Abgasen angetrieben wird, ferner ein Luft/Wasser-Wärmeaustauscher und ein volumetrischer Verdichter, die mit dem Turboverdichter in Reihe geschaltet sind, welcher volumetrische Verdichter mit einer .Drehzahl angetrieben wird, die zu derjenigen des Motors proportional ist, und ein Teil der Ladeluft zwischen dem volumetrischen Verdichter und dem Motor abgezweigt wird, um den Ladedruck entsprechend der Drehzahl und der Belastung des Motors zu verändern.For this purpose, a turbo compressor is provided according to the invention, which is driven by the exhaust gases, furthermore an air / water heat exchanger and a volumetric one Compressors connected in series with the turbo compressor, which is volumetric compressor is driven at a .Speed which is proportional to that of the motor, and a part the charge air is diverted between the volumetric compressor and the engine to adjust the charge pressure accordingly the speed and the load on the engine.
Für eine zweistufige Verdichtung muß jedoch der erwähnte volumetrische Verdichter bis zu Verhältnissen von' 3/1 und sogar 471 verdichten. Es ist unter diesen Bedingungen nicht möglich, als volumetrischen Verdichter einen Verdienter mit ausserer Verzahnung der Bauart Roots zu verwenden, welcher, da er eine schlechte adiabatische Verdichtung hat, Verdichtungsverhältnisse von 2/1 ohne grossen Wirkungsgradverlust nicht überschreiten kann. Im vorliegenden Fall wird als volumetrischer Verdichter ein Verdichter mit Innenverzahnung, beispielsweise von der Bauart Planche, verwendet, der adiabatisch verdichten und mit gutem Wir-For a two-stage compression, however, the aforementioned volumetric compressor must be up to ratios compress from '3/1 and even 471. It is not possible under these conditions as a volumetric compressor a well-deserved person with an external link between the To use the Roots type, which, since it has poor adiabatic compression, compression ratios of 2/1 without a major loss of efficiency. In the present case, as volumetric compressor a compressor with internal teeth, for example of the Planche type, which compress adiabatically and with good efficiency
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kungsgtad die gewünschten Verdichtungsverhältnisse von 3/1 bis H/l liefern kann.kungsgtad the desired compression ratios of Can deliver 3/1 to H / l.
Dieser volumetrische Verdichter mit zwei Läufern wird vorzugsweise so angeordnet, daß einer der beiden Läufer, der langsamere, unmittelbar auf der Kurbelwelle des Kreiskolbenmotors angeordnet wird, während sich der andere Läufer beispielsweise mit der doppelten oder mit der eineinhalbfachen Drehzahl des ersten Läufers dreht· Der langsame von der Kurbelwelle angetriebene Läufer wird als eines der Auswuchtorgane des Läufers des Motors verwendet, während das andere Auswuchtorgan durch das auf der anderen Seite des Motors befindliche Schwungrad gebildet wird.This volumetric compressor with two rotors is preferably arranged so that one of the two rotors, the slower one is placed directly on the crankshaft of the rotary piston engine while the other rotor, for example, at twice or one and a half times the speed of the first Rotor rotates · The slow rotor driven by the crankshaft is used as one of the balancing organs of the The rotor of the motor is used, while the other balancing element is used by the one on the other side of the motor located flywheel is formed.
Dieser Verdichter, der bis zu einem Verdichtungsverhältnis von 4-/1 arbeitet, kann natürlich einen oeträchtlichen scnädlichen Raum haben.This compressor, which works up to a compression ratio of 4- / 1, can of course be a considerable one have harmful space.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung sind natürlich auch die in den vorgenannten Patentanmeldungen vorhandenen Vorrichtungen vorgesehen: die Vorvergasungseinrichtung, der Wärmeaustauscher für die Abgase und die Düse von veränderlichem Querschnitt des Lufttrichters, wobei der veränderliche Querschnitt der Düse durch eine Druckdose geregelt wird, die dem Ladedruck des Turboverdichters ausgesetzt ist.In the device according to the invention are natural the devices available in the aforementioned patent applications are also provided: the pre-gasification device, the heat exchanger for the exhaust gases and the nozzle of variable cross-section of the funnel, wherein the variable cross-section of the nozzle is regulated by a pressure cell that controls the boost pressure the turbo compressor is exposed.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die stromab des volumetrisehen Verdichters abgezweigte Luft in einem Lufttrichter verwendet, der die durch den Wasserkühler des Motors hindurchgetretene Luft leitet und in welchen Trichter eine Düse mündet, die am Hals eines Konvergent-Divergent-Kanals des Lufttrichters angeordnetAccording to a first embodiment, the downstream of the volumetric compressor in an air funnel is used to direct the air that has passed through the engine's water cooler and in which funnel a nozzle opens which is arranged on the neck of a convergent-divergent channel of the air funnel
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Abzweigluft in die Austrittsleitung der Turbine des Abgasturbuladers eingeblasen, die von den Abgasen des Motors beliefert wird, welche Austrittsleitung ihrerseits in einen Lufttrichter mündet, der im Kühlluftstrom des Kühlers angeordnet ist.According to a second embodiment, the branch air is in the outlet line of the turbine of the exhaust gas turbocharger blown in, which is supplied by the exhaust gases of the engine, which outlet pipe in turn opens into an air funnel which is arranged in the cooling air flow of the cooler.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist ferner eine Regelvorrichtung für die Menge der Abzweigluft in Form eines Nadelventils vorgesehen, das in der Abzweigleitung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung durch eine Herabsetzung des Gegendrucks vor der Abgasturbine erzielt und gleichzeitig eine bessere Entnahme der Ladeluft sowie eine Erhöhung der Durchflußmenge des Lufttrichters und der Kühlluft des Motorkühlers.In this second embodiment, a control device for the amount of branch air is also in the form a needle valve is provided, which is arranged in the branch line. This way there will be an improvement the efficiency of the device by reducing the back pressure in front of the exhaust gas turbine achieved and at the same time a better extraction of the charge air and an increase in the flow rate of the Air funnel and the cooling air of the engine radiator.
Die Abzweigluft kann direkt in die Austrittsleitung der Turbine eingeblasen oder vorher durch das .Hindurchleiten durch einen Wärmeaustauscher in dieser Austrittsleitung vorgewärmt werden. Die Abzweigluft wird in die Austrittsleitung entweder durch eine mittige Einblasdüse oder durch eine ringförmige Einblasdüse eingeleitet,The branch air can be fed directly into the outlet line of the Turbine blown in or previously by passing through a heat exchanger in this outlet line be preheated. The branch air is fed into the outlet line either through a central injection nozzle or introduced through an annular injection nozzle,
Die Leistung dieser Anordnung sowie des gesamten Motors läßt sich verbessern, wenn anstelle des Kompressors mit Verzahnungen der Bauart Planche ein Kreiskolbenkompressor mit Umfangsbogen von epizykloidenförrnigem Profil verwendet wird, die sich in einem Gehäuse von entsprechendem Profil und mit einem zusätzlichen Umfangsbogen drenen.The performance of this arrangement and of the entire engine can be improved if the compressor is used instead With gears of the Planche type, a rotary piston compressor with a circumferential arc of epicycloid-shaped profile is used, which is in a housing of the appropriate profile and with an additional circumferential bow drenen.
Solche Verdichter ermöglichen eine beträchtliche undSuch compressors allow a considerable and
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regelmässige Luftförderung von sehr hohen Drücken, da ein schädlicher Raum fehlt. Sie passen sich vollkommen der Betriebsart von Rotationsmotoren mit trocnoidem Läuferprofil an, mit denen sie eine glückliche Kombination für den Betrieb derselben als Dieselmotoren bilden.regular air pumping of very high pressures, there a harmful space is missing. They adapt perfectly to the mode of operation of rotary motors with trocnoid Runner profile, with which they are a happy combination for the operation of the same as diesel engines form.
Diese Anordnung kombiniert in günstiger Weise mehrere Baktoren zur Verbesserung des Wirkungsgrades.This arrangement advantageously combines several factors to improve the efficiency.
- Erhöhung der Strömungsmenge und des Druckes der Ladeluft; - Increase in the flow rate and the pressure of the charge air;
- Verringerung des Gegendrucks oberstromseitig der Turbine durch die Kühlwirkung der Gase durch die Abzweigluft und Beschleunigung derselben durch die Trichterwirkung dieser Abzweigluft;- Reduction of the back pressure upstream of the turbine due to the cooling effect of the gases from the branch air and acceleration of the same by the funnel action of this branch air;
- Erhöhung der Kühlluftzirkulation des Kühlers durch Erhöhung der Saugwirkung durch die Zufuhr der Austrittsströmung der Turbine;- Increase of the cooling air circulation of the cooler Increase in suction by supplying the turbine outlet flow;
- wesentliche Verdünnung und Abkühlung dieser Austrittsströmung vor ihrem Austritt in die freie Atmosphäre; - substantial dilution and cooling of this exit flow prior to its exit into the free atmosphere;
- Dämpfung des Geräuschs der Turbine am Auslaß.- Attenuation of the noise of the turbine at the outlet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen bexspielswexser Ausführungsformen der Erfindung und zwar zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the following description in conjunction with the accompanying drawings exemplary embodiments of the invention, namely show:
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Fig. 1 eine Gesamtansicht der Einrichtung in schematiseher Darstellung;1 shows an overall view of the device in schematic form Depiction;
Fig. 2 eine Ansicht des Kreiskolbenmotors im Schnitt nach der Ebene A-A1;2 shows a view of the rotary piston engine in section along the plane AA 1 ;
Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht der Einrichtung mit Einblasen der Abzweigluft durch eine mittige Einblasdüse unterstromseitig der Turbine; 3 shows a schematic overall view of the device with injection of the branch air through a central injection nozzle downstream of the turbine;
Fig. H eine schematische Ansicht im Schnitt eines volumetrisehen Rotatxonskolbenkoinpressors mit Umfang sbogen *,Fig. H is a schematic view in section of a volumetric Rotatxonskolbenkoinpressors with circumference sbogen *,
Fig. 5 eine andere Ausfuhrungsform der Einricrtung, bei welcher die Abzweigluft in die Auslaßleitung durch einen Saugtrichter mit einer ringförmigen Einblasdüse eingeblasen wird.Fig. 5 shows another embodiment of the Einricrtung, at which the branch air into the exhaust pipe is blown through a suction funnel with an annular injection nozzle.
In Fig«, 1 ist ein Kreiskolben-Dieselmotor dargestellt, der ein Gehäuse 1, einen Läufer 2 und eine Kurbelwelle 3 besitzt, deren Enden rechts und links mit 4^ bzw. 5 bezeichnet sind. Die Einspritzdüse des Kreiskolbenmotors ist mit 6 bezeichnet, der Einlaß mit 7 und der Auslaß mit 8, Am rechten Ende 4 der Kurbelwelle 3 ist ein Schwungrad 9 mit einem Gegengewicht 10 ange-■ ordnet. Das linke Ende 5 der Kurbelwelle trägt einen langsamen Läufer 11' eines volumetrisehen Verdichters 11» welcher langsame Läufer mit einer Auswuchtmasse 12 versehen ist. Der zweite Läufer bzw. schnelle Läufer ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Die an die Einlaßöff-In Fig «, 1 a rotary piston diesel engine is shown, which has a housing 1, a rotor 2 and a crankshaft 3, the ends of which are marked on the right and left with 4 ^ and 5 are designated. The injection nozzle of the rotary piston engine is denoted by 6, the inlet by 7 and the Outlet with 8, a flywheel 9 with a counterweight 10 is attached to the right end 4 of the crankshaft 3 arranges. The left end 5 of the crankshaft carries a slow rotor 11 'of a volumetric compressor 11 »which slow runner is provided with a balancing mass 12. The second runner or fast runner is not shown in FIG. 1. The one at the inlet
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nungen des Verdichters ist eine Rohrleitung 14 angeschlossen, die von dem Kreiselgebläse 15 eines Abgasturboladers 16 herführt. Die Leitung IM- ist durch einen Luft/Wasser-Wärmeaustauseher hindurchgeführt, der je nach dem Betriebszustand die Einlaßluft vom Kühlwasser des Motors aus kühlt oder erwärmt. Eine Abgasleitung 8 führt die Abgase einer Turbine 18 des Abgasturboladers 16 zu. An die Förderöffnung 19 des volumetrischen Verdichters 11 ist eine einzige Leitung 20 angeschlossen, welche durch die Einlaßleitung 7 des Kreiskolbenmotors verlängert ist. Mit dieser Leitung steht eine Abzweigleitung 21 in Verbindung, die überschüssige Druckluft in einen Luft/Abgas-Wärmeaustauseher 22 leitet und dann über eine Leitung 37 zu einer Düse 38. Diese Düse mündet am Hals 26 eines Lufttrichters mit einem divergierenden Abschnitt 27 und einem konvergierenden Abschnitt 28, welch letzterer ein Künler 29 des Motors mittels einer geeigneten Hülle umgibt. Die Öffnung 40 der Düse hat je nach der Stellung einer Nadel 41 einen veränderlichen Querschnitt. Diese Nadel 41 wird axial von einer Stange 4 2 durch eine Dose bzw. Kapsel 44 gesteuert, die durch eine Rückstellfeder 45 belastet ist, während das Innere der Dose 44 über eine Leitung 4b mit der Förderseite des Kreiselgebläses 15 verbunden ist und daher unter dem Ladedruck steht.Connections of the compressor, a pipe 14 is connected to the centrifugal fan 15 of an exhaust gas turbocharger 16 here. The line IM- is passed through an air / water heat exchanger, which, depending on the operating condition, cools or heats the intake air from the engine's cooling water. One Exhaust line 8 feeds the exhaust gases to a turbine 18 of exhaust gas turbocharger 16. To the delivery opening 19 of the volumetric compressor 11 is connected to a single line 20 which passes through the inlet line 7 of the Rotary piston engine is extended. A branch line 21 is connected to this line, the excess Compressed air into an air / exhaust heat exchanger 22 and then via a line 37 to a nozzle 38. This nozzle opens at the neck 26 of an air funnel with a diverging section 27 and a converging section 28, the latter a Künler 29 of the motor by means of a suitable cover. The opening 40 of the nozzle has one depending on the position Needle 41 has a variable cross-section. This needle 41 is axially controlled by a rod 4 2 through a can 44 which is supported by a return spring 45 is loaded, while the interior of the can 44 is connected to the conveying side of the centrifugal fan 15 via a line 4b is connected and is therefore under the boost pressure.
Hierbei ist zu bemerken, ciaio dem Verdichtungsverhältnis von beispielsweise 8/1 ein analoges Entspannungsverhältnis im Kreiskolbendieselmotor entspricht. Die Drücke der Abgase in dem Zeitpunkt, an welchem die Leitung 8 freigegeben wird, sind höher als in einem herkömmlichen Kolben-Dieselmotor. Ansich wäre es wünschenswert, diese Entspannung durch volumetrische Mittel verlängern zu können. Es ist in der Tat bekannt, daß es niemals ge-It should be noted here, ciaio the compression ratio of, for example, 8/1 corresponds to an analog expansion ratio in the rotary piston diesel engine. The pressures the exhaust gases at the time the line 8 is released are higher than in a conventional one Piston diesel engine. In and of itself it would be desirable to extend this relaxation by volumetric means can. Indeed, it is known that it never
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lingt, die Entspannung durch volumetrische Mittel unterhalb eines bestimmten Druckes zu verlängern« Man befindet sich hier im wesentlichen an dieser Druckgrenze, Damit der Wirkungsgrad gut ist, genügt es, daß die Turbine 18 so ausgelegt ist, daß die Abgasdrücke mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad ausgenutzt werden.lingt the relaxation by volumetric means below to lengthen a certain pressure «You are essentially at this pressure limit, So that the efficiency is good, it is sufficient that the turbine 18 is designed so that the exhaust gas pressures with the the best possible efficiency can be used.
Die in den vorgenannten Patenten beschriebenen Vorvergasungseinrichtungen, die am Einlaß des volumetrischen Verdichters- münfen, sind natürlich auch im vorliegenden Fall verwendbar und ist die Einmündung der verschiedenen Anordnungen bei 2 3 vor dem Einlaß 13 des volumetrischen Verdichters vorgesehen.The pre-gasification devices described in the aforementioned patents, those at the inlet of the volumetric compressor nozzle are of course also in the present one Case usable and is the confluence of the various arrangements at 2 3 in front of the inlet 13 of the volumetric Compressor provided.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist wie folgt:The described system works as follows:
Bei geringer Leistung ist der in der Leitung 14 durch das Kreiselgebläse 15 erzeugte Druck schwach. Durch den volumetrischen Verdichter 11 wird jedoch dieser Druck in der Einlaßleitung 7 und in der Abzweigleitung 21 wesentlich erhöht. Der Auslaß aus der Abzweigleitung ist jedoch durch die Nadel 41 abgeschlossen. Der in der Leitung 46 herrschende geringe Druck reicht nicht aus, die durch die Feder 45 auf die Druckdose 44, die Stange 42 und die Nadel 41 ausgeübte Kraft zu überwinden. Die ganze Aufladung, die aus dem Abgasturbolader 16 und dem volumetrischen Verdichter 11 erzielt werden kann, wird daher für den Motor 1 reserviert, der sie in diesem Augenblick gerade nötig Hat,When the power is low, the line 14 is through the centrifugal fan 15 generated pressure weakly. By the volumetric compressor 11, however, this pressure in the inlet line 7 and in the branch line 21 increased significantly. The outlet from the branch line however, it is closed by the needle 41. The low pressure prevailing in line 46 is not sufficient from overcoming the force exerted by the spring 45 on the pressure cell 44, the rod 42 and the needle 41. All the charging that is achieved from the exhaust gas turbocharger 16 and the volumetric compressor 11 can therefore be reserved for motor 1, which needs it at the moment,
Wenn der Motor 1 mit hoher Leistung arbeitet, liefert der ADgasturbolader 16 einen hohen Druck in die Leitung 14. Der volumetrische Verdichter 11 hat das Be-When the engine 1 is operating at high power, the AD gas turbocharger 16 delivers a high pressure into the line 14. The volumetric compressor 11 has the loading
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streben, diesen Druck noch zu erhöhen, jedoch gibt von einem bestimmten Druck unterstromseitig des Kreiselgebläses 15 und damit in der Druckdose 4Λ die Feder 45 nach, so daß die Nadel m angehoben wird, wodurch die öffnung UO der Düse 38 geöffnet wird. Der Abgasturbolader 16 und der volumetrische Verdichter fördern daher gleichzeitig in die Saugleitung 7 des Motors 1 und in die Abzweigleitung 21, die umso mehr Druckluft abzweigt, je höher die Leistung des Motors ist.strive to increase this pressure, however, from a certain pressure downstream of the centrifugal fan 15 and thus in the pressure cell 4Λ the spring 45 gives way so that the needle m is raised, whereby the opening UO of the nozzle 38 is opened. The exhaust gas turbocharger 16 and the volumetric compressor therefore deliver simultaneously into the suction line 7 of the engine 1 and into the branch line 21, which branches off the more compressed air the higher the power of the engine.
Das Verhältnis des durch den volumetrischen Verdichter erzeugten Volumens zu dem vom Motor erzeugten Volumen bestimmt nicht mehr dessen Aufladung und kann proportional sehr gering werden. Dies ist allgemein wünschenswert und wird durch die veränderliche Steuerung erzielt, welche den Gegenstand des erwähnten französischen Patents 1.577.300 bildet.The ratio of the by the volumetric compressor generated volume to the volume generated by the engine no longer determines its charge and can be proportional become very low. This is generally desirable and is made possible by the variable control achieved, which forms the subject of the aforementioned French patent 1,577,300.
Hierbei ist zu erwähnen, daß die Kombination aus dem Lufttrichter und dem Wärmeaustauscher 17 eine Art autom±ische Regelung darstellt. In der Tat nimmt, wenn der» Lufttrichter nicht in ausreichender Weise arbeitet, die Temperatur des Kühlwassers im Kühler 29 und im Wärmeaustauscher 17 zu. Der Wärmeaustauscher 17 teilt daher der Ansaugluft des Lufttrichters mehr Energie mit, so daß die Energie im Lufttrichter zunimmt und die Kühlung entsprechend verbessert wird.It should be mentioned here that the combination of the air funnel and the heat exchanger 17 is a kind of automatic Represents regulation. Indeed, when the "air funnel does not work adequately, the temperature of the cooling water in the cooler 29 and in the heat exchanger 17 increases. The heat exchanger 17 divides therefore the intake air of the air funnel with more energy, so that the energy in the air funnel increases and the cooling is improved accordingly.
Der Luft/Abgas-Wärmeaustauscher 2 2 beheizt die Ansaugluft durch die Abgase. Hieraus ergibt sich eine Erhöhung der Saugenergie an der Düse 38,The air / exhaust gas heat exchanger 2 2 heats the intake air through the exhaust. This results in an increase in the suction energy at the nozzle 38,
Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung wird die abgezweigte Luft in die Abgasleitung der Turbine einge-In another embodiment of the invention, the diverted air into the exhaust pipe of the turbine
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blasen.blow.
In Fig. 3 ist ein Kreiskolben-Dieselmotor dargestellt, der ein Gehäuse 51, einen Läufer 5 2 und eine Kurbelwelle 5 3 besitzt, deren rechtes und linkes Ende mit 54- bzw. 55 bezeichnet ist. Die Einspritzdüse des Kreiskolbenmotors ist mit 6 (siehe Fig. 2) bezeichnet, der Einlaß mit 57 und der Auslaß mit 58. Am rechten Ende 54 der Kurbelwelle 5 3 ist ein Scnwungrad 5 9 mit seinem Gegengewicnt 60 angeordnet. Das linke Ende 55 der Kurbelwelle trägt den Läufer 61' eines volumetrischen Verdichters 61, welches der langsame Läufer ist, der mit einer Auswuchtmasse 6 2 versenen ist. Die Einlaßöffnungen des Verdichters sind mit einer Leitung 64 verbunden, die von dem Kreiselgebläse 65 eines Abgasturboladers herführt. Die Leitung 64 ist durch einen Luft/'Wasser-Wärmeaustauscher 67 hindurchgeführt, der je nach dem Betriebszustand die Einlaßluft vom Kühlwasser des Motors aus kühlt bzw. aufheizt. Eine Abgasleitung 5 8 beliefert die Turbine 68 des Abgasturboladers 6 6 mit den Abgasen. Die Förderöffnung 6 9 des volumetrischen Verdichters 61 steht mit einer einzigen Leitung 70 in Verbindung, welche durch die Einlaßleitung 57 des Kreiskolbenmotors verlängert ist. An die Leitung 70 ist eine Abzweigleitung 71 angeschlossen, die überschüssige Druckluft in einen Luft/Abgas-Wärmeaustauscher 7 2 (Fig.5) leitet und sodann über eine Leitung 87 zu einer Düse 83 eines Lufttrichters 97, der in die Abgasleitung 98 unterstromseitig der Turbine 6 8 mündet. Diese Leitung mündet ihrerseits in die kreisförmige Düse am Hals 76 eines Lufttrichters 99 zwischen einem divergierenden Abschnitt 77 und einem konvergierenden Abschnitt 78, welch letzterer den Kühler 79 des Motors mittels einer geeig-In Fig. 3, a rotary piston diesel engine is shown, which has a housing 51, a rotor 5 2 and a crankshaft 5 has 3, the right and left ends of which are denoted by 54 and 55, respectively. The injection nozzle of the rotary piston engine is designated with 6 (see Fig. 2), the inlet with 57 and the outlet with 58. At the right end 54 of the crankshaft 5 3 is a flywheel 5 9 with its counterweight 60. The left end 55 of the crankshaft carries the rotor 61 'of a volumetric compressor 61, which is the slow rotor that with a balancing mass 6 2 is sunk. The inlet openings of the compressor are connected to a line 64, that of the centrifugal fan 65 of an exhaust gas turbocharger leads here. Line 64 is through an air / water heat exchanger 67 passed through which, depending on the operating state, the intake air from the cooling water of the engine off cools or heats up. An exhaust line 5 8 supplies the turbine 68 of the exhaust gas turbocharger 6 6 with the Exhaust. The delivery opening 6 9 of the volumetric compressor 61 is in communication with a single line 70 which passes through the inlet line 57 of the rotary piston engine is extended. A branch line 71 is connected to the line 70, the excess Compressed air into an air / exhaust gas heat exchanger 7 2 (Fig. 5) and then via a line 87 to a nozzle 83 of an air funnel 97, which is in the exhaust line 98 Downstream of the turbine 6 8 opens. This line in turn opens into the circular nozzle on the neck 76 an air funnel 99 between a diverging portion 77 and a converging portion 78, which the latter the radiator 79 of the engine by means of a suitable
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neten Hülle umgibt.Neten shell surrounds.
Der volumetrische Verdichter 61 kann beispielsweise ein Drehkolbenverdichter 51 mit Umfangsbogen 5 2 von epizykloxdenformigem Profil sein, der sich in einem Gehäuse 5 3 von entsprechendem Profil mit einem zusätzlichen Umfangsbogen (Fig. 4) dreht.The volumetric compressor 61 can, for example, be a rotary piston compressor 51 with a circumferential arc 5 2 from be epizykloxdenformigem profile, which is in a housing 5 3 of a corresponding profile with an additional Circumferential arc (Fig. 4) rotates.
Die Menge der Ansaugluft ist durch die Stellung einer Nadel 91 veränderlich. Die Form der Nadel 91 kann konisch sein oder von einem Profil mit einer gekrümmten Erzeugenden sein. Die Nadel 91 wird von einer Stange 9 2 durch eine Druckdose 94 entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 95 betätigt. Das Innere der Druckdose 94 steht über eine Leitung 95 mit der Förderleitung des Kreiselgebläses 65 in Verbindung und steht unter der Wirkung des Ladedrucks, (Fig. 3).The amount of intake air can be changed by the position of a needle 91. The shape of the needle 91 can be conical or be of a profile with a curved generatrix. The needle 91 is supported by a rod 9 2 actuated by a pressure cell 94 against the action of a return spring 95. The inside of the pressurized can 94 is connected to the delivery line via a line 95 of the centrifugal fan 65 in connection and is under the action of the boost pressure, (Fig. 3).
Die 'wirkungsweise der beschriebenen Anlage ist wie folgt. Bei geringer Leistung (Fig. 3) ist der in der Leitung 64 durch das Kreiselgebläse 65 erzeugte Druck gering. Durch den volumetrischen Verdichter 61 wird jedoch dieser Druck in da? Saugleitung 57 und in der Abzweigleitung 71 wesentlich erhöht. Der Auslaß aus der Abzweigleitung 71 ist durch die Nadel 91 verschlossen. Der in der Leitung 96 herrschende geringe Druck reicht nicht aus, die durch die Feder 95 auf die Druckdose 94, die Stange 92 und die Nadel 91 ausgeübte Kraft zu überwinden. Die ganze durch den Abgasturbolader 6 6 und den volumetrischen Verdienter 61 erzeugte Laaeluft wird dauer zur Verwendung durch den Motor 51 reserviert, der sie in diesem Augenblick gerade benötigt.The 'mode of operation of the system described is as follows. At low power (FIG. 3), the pressure generated in line 64 by centrifugal fan 65 is low. By the volumetric compressor 61, however, this pressure is in there? Suction line 57 and in the branch line 71 significantly increased. The outlet from the branch line 71 is closed by the needle 91. The low pressure prevailing in the line 96 is not sufficient to overcome the force exerted by the spring 95 on the pressure cell 94, the rod 92 and the needle 91. All of the running air generated by the exhaust gas turbocharger 6 6 and the volumetric earner 61 is permanently reserved for use by the motor 51, which needs it at that moment.
Wenn der Notor 51 mit noher Leistung, arbeitet, (siehe auchWhen the Notor 51 is running at low power, (see also
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die Ausführungsform nach Fig. 5), liefert der Abgasturbolader 66 einen hohen Druck in die Leitung 64. Der volumetrische Verdichter 91 hat das Bestreben, diesen Druck noch zu erhöhen, jedoch gibt von einem bestimmten Druck unterstromseitig des Kreiselgebläses 65 und damit in der Druckdose 94- an die Feder 95 nach, so daß die Nadel 91 eine Abwärtsbewegung (Fig. 3) ausführt oder sich nach links (Fig. 5) verlagert, wodurch die Öffnung 90 für den Zutritt zur Düse 83 geöffnet wird. Der Abgasturbolader 6 6 und der volumetrische Verdichter 61 fördern daher gleichzeitig in die Einlaßleitung 57 des Motors 51 und in die Abzweigleitung 71, die umso mehr Druckluft abzweigt, je höher die Leistung des Motors ist.the embodiment according to FIG. 5), delivers the exhaust gas turbocharger 66 a high pressure in the line 64. The volumetric compressor 91 tends to to increase this pressure, but there is a certain pressure downstream of the centrifugal fan 65 and thus in the pressure cell 94- to the spring 95, so that the needle 91 executes a downward movement (Fig. 3) or shifts to the left (Fig. 5), whereby the opening 90 for access to the nozzle 83 is opened. The exhaust gas turbocharger 6 6 and the volumetric Compressors 61 therefore deliver simultaneously into the inlet line 57 of the motor 51 and into the Branch line 71, which branches off the more compressed air, the higher the power of the motor.
Diese Luft wird, nachdem sie gegebenenfalls im Wärmeaustauscher 72 (Fig. 5) vorgewärmt worden ist, durch die Düse 83 in einen Lufttrichter 97 in der Leitung 9 eingeblasen, in welcher sie die Strömung da? Abgase durch die doppelte Wirkung beschleunigt, die durch die Wärmewirkung und die kinetische Energie erhalten wird. Die auf diese Weise beschleunigte Strömung gelangt sodann in die ringförmige Saugleitung des zweiten Lufttrichters 99, der die Form eines Umfangsringes von ausreichendem Querschnitt, um keinen Gegendruck zu erzeugen, hat in welcher er den Umlauf der Kühlluft des Kühlers 79 wie im Falle der Fig. 3 bewirkt, jedoch mit einer viel grösseren Umlaufmenge.This air, after it has optionally been preheated in the heat exchanger 72 (FIG. 5), passes through the nozzle 83 is blown into an air funnel 97 in the line 9, in which they the flow there? Exhaust gases accelerated by the double action obtained by the thermal effect and the kinetic energy will. The flow accelerated in this way then enters the annular suction line of the second Air funnel 99, which is in the form of a circumferential ring of sufficient cross-section to avoid any counter pressure to produce, in which it causes the circulation of the cooling air of the cooler 79 as in the case of FIG. 3, but with a much larger amount in circulation.
Hierbei ist zu erwännen, daß die Kombination aus den Lufttrichtern und dem Wärmeaustauscher 67 eine automatische Regelung darstellt. In der Tat nimmt, wenn der Lufttrichter nicht ausreichend wirkt, die Tempe-It should be noted here that the combination of the air funnels and the heat exchanger 67 is an automatic one Represents regulation. Indeed, if the ventilator does not work adequately, the tempe-
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ratur des Kühlwassers im Kühler 7 9 und im Wärmeaustauscher 6 7 zu. Der Wärmeaustauscher 67 teilt daher mehr Energie der Ansaugluft des Lufttrichters mit, so daß die Energie im Lufttrichter zunimmt und die Kühlung entsprecnend verbessert wird.temperature of the cooling water in the cooler 7 9 and in the heat exchanger 6 7 to. The heat exchanger 67 therefore shares more energy the intake air of the air funnel, so that the energy in the air funnel increases and the cooling accordingly is improved.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.The invention is of course not limited to the illustrated and described embodiments, but rather can experience various changes within its framework.
Patentansprüche: Patent claims :
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Patent ansprüche Patent claims
1J Einrichtung zum Aufladen von Kreiskolben-Diesel-V-/ motoren mit Wasserkühlung, gekennzeichnet durch einen Abgasturbolader, einen Luft/Wasser-Wärmeaustauscher und einen volumetrischen Verdichter, die mit dem Abgasturbolader in Reihe geschaltet sind, wobei der volumetrische Verdichter mit einer Drehzahl angetrieben wird, die der des Motors proportional ist, und ein Teil der Ladeluft zwischen dem volumetrischen Verdienter und dem Motor abgezweigt wird, um den Ladedruck entsprechend der Drehzahl und der Belastung des Motors zu verändern,1J device for charging rotary piston diesel V- / engines with water cooling, characterized by an exhaust gas turbocharger, an air / water heat exchanger and a volumetric compressor connected in series with the exhaust gas turbocharger with the volumetric compressor being driven at a speed proportional to that of the motor is, and some of the charge air is diverted between the volumetric earner and the engine is used to change the boost pressure according to the speed and the load on the engine,
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiä 4e^ volumetrische Verdichter Innenverzahnung hat und von der Jauart Planche ist.2. Device according to claim 1, characterized in that 4 e ^ volumetric compressor has internal teeth and is of the Jauart Planche.
3. Einrichtung nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der langsame Läufer des volumetrischen Verdichters auf der v-Jelle des Kreiskolbenmotors angeordnet ist und ein Auswucntgewicht für den Kreiskolben bildet. 3. Device according to claim 2, characterized in that that the slow runner of the volumetric compressor is arranged on the v-Jelle of the rotary piston engine and forms a balance weight for the rotary piston.
4. Einrichtung nacn den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dai6 die abgezweigte Druckluft in einem4. Device according to claims 1-3, characterized in that dai6 the branched compressed air in one
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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