DE2948917A1

DE2948917A1 - A vehicle combustion engine of the compound type

Info

Publication number: DE2948917A1
Application number: DE792948917A
Authority: DE
Inventors: B Palm
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1981-01-08
Also published as: GB2036486B; JPS55500395A; SE409226B; GB2036486A; WO1980000169A1; JPS6236141B2

Description

Verbrennungskraftmaschine der Verbund-Bauart für FahrzeugeComposite type internal combustion engine for vehicles

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine des sogenannten Verbundtyps, mit einem Dieselmotor, einem Verdränger-Kompressor und einer Turbine. Hierbei ist der Kompressor beispielsweise ein Schräubenkompressor, der derart gestaltet ist, daß er der Brennkammer des Motors über dessen Einlaßsystem Luft zuführt. Die Turbine wird . von den Abgasen des Motors angetrieben.The invention relates to an internal combustion engine of the so-called composite type, with a diesel engine, a positive displacement compressor and a turbine. Here, the compressor is, for example, a screw compressor, the is designed to supply air to the engine's combustion chamber through its intake system. The turbine will. driven by the exhaust gases from the engine.

Bei dieser Bauart ist es bereits bekannt, die Turbine an den Kompressor drehmomentübertragend über ein hydrodynamisches Getriebe oder ein mechanisches Getriebe mit variabler Übersetzung anzuschließen. Es wurde bereits der Versuch unternommen, die dem Motor zugeführte Preßluft der Motordrehzahl anzupassen; hierbei kann ein auf diese Weise aufgeladener Motor ein Leistungsniveau erreichen, das im wesentlichen der Motor-Spitzehleistung über einen relativ weiten Teil seines Geschwindigkeitsbereiches entspricht. In manchen Fällen wurde die Turbine freilaufend ausgeführt, d.h. ohne Drehmomentübertragenden Anschluß an den Motor.With this type of construction it is already known to transmit torque to the turbine to the compressor via a hydrodynamic To connect a gearbox or a mechanical gearbox with a variable ratio. An attempt has already been made adapt the compressed air supplied to the engine to the engine speed; a person charged in this way can Engine can achieve a level of performance that is essentially the engine's peak performance for a relatively large portion of its power Corresponds to the speed range. In some cases the turbine was designed to run freely, i.e. without any torque transmission Connection to the engine.

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Es ist ferner bekannt, die Drehzahl der Turbine in Bezug auf die Motordrehzahl positiv zu regeln, und zwar mittels eines mechanischen Getriebes. Die Turbine und deren Anschluß an den Motor sind in diesem Falle derart gestaltet, daß die Turbine bei einem Abgasdruck betrieben wird, der geringer ist, als der Einlaßdruck des Motors über den gesamten Betriebsbereich des Motors ο Auf diese Weise ist es vor allen Dingen möglich, den Dieselmotor derart zu regeln, daß er bei hohem Wirkungsgrad arbeitet. In Verbindung hiermit wurde schon vorgeschlagen, die Energie der von dem Kompressor erzeugte Druckluft, die in dem Dieselmotor nicht ausgenutzt wird, dadurch auszunutzen, daß überschüssige Luft der Turbine zugeführt wird, um diese dann zu treiben, wenn bei einem bestimmten Druckniveau ein Überlade α auftritt.It is also known to positively regulate the speed of the turbine in relation to the engine speed, specifically by means of a mechanical transmission. The turbine and its connection to the motor are designed in this case in such a way that the turbine is operated at an exhaust pressure which is less than the inlet pressure of the engine over the entire operating range of the engine ο In this way, above all, it is possible to regulate the diesel engine in such a way that it operates with a high degree of efficiency is working. In connection with this, it has already been proposed that the energy of the compressed air generated by the compressor, which is in the diesel engine is not exploited, to take advantage of the fact that excess air is supplied to the turbine to this then to drive when an overload α occurs at a certain pressure level.

Die vorgenannten Lösungen schaffen jedoch im Vergleich mit herkömmlichen Dieselmotoren keine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades; allein dies würde den Mehraufwand der genannten Bauarten rechtfertigen. Außerdem sind die Kraftübertragungseinrichtungen bei den bekannten Lösungen sehr kompliziert; sie ziehen in vielen Fällen sogar bedeutende Energieverluste nach sich.However, the aforementioned solutions do not provide any significant improvement in comparison with conventional diesel engines the efficiency; this alone would justify the additional expense of the types mentioned. In addition, the power transmission devices very complicated with the known solutions; in many cases they even attract significant ones Energy losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine, des Verbundtyps zu schaffen, der insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugen dienen soll, mit einem Dieselmotor, einem Verdran,5er-Kompressor und einer Turbine, die durch die Abgase angetrieben ist, ferner mit einem einfachen, drehmomentübertragenden Getriebe, das eine wirksame Zusammenarbeit zwischen den in der ganzen Maschine verwendeten Aggregaten ermöglicht und hierdurch die Nachteile ausschaltet oder vermindert, die bei den bekannten Bauarten vorliegen. Gemäß der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisches Getriebe mit festen Verzahnungen die Ausgangswelle des Motors, die Kompressorwelle und die Turbinenwelle miteinander koppelt, daß die gesamte, von dem Kompressor erzeugte Druckluft dem Motor zugeführtThe invention is based on the object of an internal combustion engine, to create the composite type, which is intended in particular to drive vehicles, with a diesel engine, a Verdran, 5-compressor and a turbine that runs through the exhaust gas is driven, furthermore with a simple, torque-transmitting gear, which an effective cooperation between the units used in the whole machine and thereby eliminates the disadvantages or reduced, which are present in the known types. According to the invention, an internal combustion engine is characterized in that that a mechanical gear with fixed teeth the output shaft of the motor, the compressor shaft and coupling the turbine shaft together so that all of the compressed air generated by the compressor is supplied to the engine

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wird, und daß die Turbine derart in Bezug auf den Kompressor dimensioniert wird, daß der in der Abgasleitung des Motors gemessene Druck den Druck übersteigt, der im Einlaßbereich des Motors herrscht, und zwar wenigstens während des Betriebes oberhalb einer spezifischen Motordrehzahl und/oder -last.is, and that the turbine is so in relation to the compressor is dimensioned so that the pressure measured in the exhaust pipe of the engine exceeds the pressure in the inlet area of the engine prevails, at least during operation above a specific engine speed and / or load.

Das mechanische Getriebe mit fester Verzahnung, das einer solchen Lösung eigen ist, besteht vorzugsweise aus Stirnrädern, so daß sowohl die Motorwelle als auch die Turbinenwelle drehmomentübertragend and die Kompressorwelle angeschlossen sind. Motor, Kompressor und Turbine sind derart gestaltet, daß sie relativ zueinander bei konstantem Drehzahlverhältnis fahren. Bei geringen Drehzahlen und Lasten treibt somit der Motor den Kompressor an, ohne daß die
Turbine in nennenswertem Maße hierzu beiträgt. Steigt die Drehzahl des Motors und/oder seine Last an, so wird auch
die Wirkung der Turbine gesteigert; die Turbine ist derart aufgebaut, daß ihre Ausgangsleistung den Leistungsbedarf
des Kompressors sogar bei relativ geringen Drehzahlen und/ oder bei geringer Last übersteigt. Oberhalb dieses Betriebspunktes trägt die Turbine positiv zur gesamten Leistung der Maschine bei. Dabei wird ein Druck auf der Abgasseite des Motors aufgebaut, der den Druck auf der Eingangsseite des Motors übersteigt. Dies führt dazu, daß der Dieselmotor bei einem nicht optimalen Wirkungsgrad arbeitet, was wiederum dazu führt, daß mehr Energie den Motor mit seinen Abgasen verläßt. Die Verminderung der Abgabeleistung des Dieselmotors wird jedoch über einen weiten Betriebsbereich durch die
höhere Ausgangsleistung der Turbine mehr als kompensiert.The mechanical gear with fixed teeth, which is inherent in such a solution, preferably consists of spur gears, so that both the motor shaft and the turbine shaft are connected to the compressor shaft in a torque-transmitting manner. The engine, compressor and turbine are designed in such a way that they run relative to one another at a constant speed ratio. At low speeds and loads, the motor drives the compressor without the
Turbine makes a significant contribution to this. If the speed of the engine and / or its load increases, so will
the efficiency of the turbine increased; the turbine is constructed in such a way that its output power meets the power requirement
of the compressor exceeds even at relatively low speeds and / or at low load. Above this operating point, the turbine makes a positive contribution to the overall performance of the machine. This creates a pressure on the exhaust side of the engine that exceeds the pressure on the inlet side of the engine. This leads to the diesel engine operating at a sub-optimal efficiency, which in turn leads to more energy leaving the engine with its exhaust gases. The reduction in the output power of the diesel engine is, however, over a wide operating range by the
higher output power of the turbine more than compensated.

Damit die Maschine gemäß der Erfindung einen hohen Wirkungsgrad erreicht, ist es ferner wichtig, daß die gesamte, im Kompressor komprimierte Luft im Dieselmotor verwendet wird. Deshalb wird bei einer Maschine gemäß der Erfindung keine Leistung zum Komprimieren von Luft verwendet, die später
nicht auf rationelle Weise wieder ausgenutzt wird.In order for the machine according to the invention to achieve a high degree of efficiency, it is also important that all of the air compressed in the compressor is used in the diesel engine. Therefore, in a machine according to the invention, no power is used to compress air, which later
is not exploited again in a rational way.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Zufuhr von Luft von dem Kompressor mittels feines Ventils geregelt, das das Volumen jener Luft, welche von dem Kompressor eingesaugt und verdichtet wird, regelt. Das Überladen des Motors kann dadurch geregelt werden, um der ganzen Maschine eine Drehmoment-Charakteristik zu geben, die im Hinblick auf das Antraben eines Fahrzeuges günstig ist. Andere, wichtige Merkmale sind der folgenden Beschreibung sowie den Patentansprüchen zu entnehmen.According to a preferred embodiment of the invention the supply of air from the compressor is regulated by means of a fine valve that controls the volume of that air which is from the compressor is sucked in and compressed, regulates. The overloading of the engine can be regulated around the whole Machine to give a torque characteristic that is favorable in terms of driving a vehicle. Other important features can be found in the following description and in the claims.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in Fig. 1 dargestellt. Hierin ist schematisch eine Brennkraftmaschine für ein schweres Fahrzeug gezeigt. Die Maschine umfaßt einen 4-gwte-Dieselmotor 1 mit einem Einlaßsystem 2 und einem Auslaßsystem 3. Die Brennkammern (hier nicht dargestellt) des Motors 1 werden über das Einlaßsystem 2 mit Luft beschickt. Die Luft wird angesaugt, in einem Luftfilter 4 gereinigt, und sodann in einem Verdränger-Kompressor 5 komprimiert und schließlich in einem Luft-Überlader-Kühtr 6 gekühlt, bevor sie dem Motor 1 zugeführt wird. Das Abgassystem j5 bringt die Abgase vom Dieselmotor 1 zu einer Turbine, von wo aus die Luft über herkömmliche Abgas-Schalldämpfer 8 oder dergleichen in die Atmosphäre gelangen.The invention is shown in FIG. 1 using an exemplary embodiment. An internal combustion engine is shown schematically here shown for a heavy vehicle. The machine comprises a 4-weight diesel engine 1 with an intake system 2 and an exhaust system 3. The combustion chambers (not shown here) of the engine 1 are via the intake system 2 with Air charged. The air is sucked in, cleaned in an air filter 4, and then in a positive displacement compressor 5 compressed and finally in an air supercharger cooler 6 cooled before it is fed to the engine 1. The exhaust system j5 brings the exhaust gases from the diesel engine 1 to a turbine, from where the air reaches the atmosphere via conventional exhaust gas mufflers 8 or the like.

Die Antriebswellen 10, 11 und 12 der Turbine 7, des Kompressors 5 und des Dieselmotors 1 sind jeweils parallel zueinander angeordnet und mittels eines Getriebes 9 mit fester Verzahnung aneinander gekoppelt. Das bedeutet, daß die Drehzahlen der Wellen 10, 11, 12 während des Betriebes ein festes Verhältnis zueinander haben. Das Getriebe 9 besteht aus gewöhnlichen Zahnrädern 15, ΐβ, 17, l8 und 19 mit Kegelradverzahnung. Die beiden Zahnräder 16 und 17 der Zwischenwelle 20 übersetzen die Geschwindigkeit der Motorwelle 12 in zwei Stufen auf das Zehnfache zum Antrieb des Kompressors 5 mittels des Zahnrades l8 auf dessen Antriebswelle 11. Dieses Kompressor-Zahnrad 18 kämmt auch mit Zahnrad 19 auf Antriebswelle 10 der Turbine 7. Das Übersetzungsverhältnis ist in diesem Falle derart gewählt, daß die Dreh-The drive shafts 10, 11 and 12 of the turbine 7, the compressor 5 and the diesel engine 1 are each arranged parallel to one another and coupled to one another by means of a gear 9 with fixed teeth. This means that the speeds of the shafts 10, 11, 12 have a fixed ratio to one another during operation. The gear 9 consists of ordinary gears 15, ΐβ, 17, l8 and 19 with bevel gear teeth. The two gears 16 and 17 of the intermediate shaft 20 translate the speed of the motor shaft 12 in two stages to ten times the drive to drive the compressor 5 by means of the gear l8 on its drive shaft 11. This compressor gear 18 also meshes with gear 19 on the drive shaft 10 of the turbine 7. In this case, the transmission ratio is selected in such a way that the

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zahl der Turbine 7 zweieinhalb Mal so groß ist wie die Drehzahl des Kompressors 5· Die Verzahnung erlaubt es daher, einen Betriebszustand zu erreichen, in welchem der Dieselmotor 1 bei 2000 iipm läuft, der Kompressor 5 bei 20 000 Upm, und die Turbine 7 bei 50 000 Upm. Es versteht sich, daß auch andere Verzahnungen und Übersetzungsverhältnisse gewählt werden können; die genannten Drehzahlen sind jedoch geeignete Werte für diesen Anwendungszweck.number of the turbine 7 is two and a half times the speed of the compressor 5 to achieve an operating state in which the diesel engine 1 runs at 2000 iipm, the compressor 5 at 20,000 rpm, and the turbine 7 at 50,000 rpm. It goes without saying that other gears and gear ratios are also selected can be; however, the stated speeds are suitable values for this application.

Das Getriebe 9 überträgt Drehmomente in zwei Richtungen, d.h. sowohl vom Motor 1 zum Kompressor 5 als auch von der Turbine 7 über den Kompressor 5 zum Motor 1. Im Getriebe 9 zwischen den Zahnrädern ΐβ und 17 auf der Zwischenwelle 2 ist ein Schwingungsdämpfer 21 angeordnet; dies kann entweder ein hydraulischer Schwingungsdämpfer sein, er kann aber auch als Torsionsdämpfer auf einer drehmomentübertragenden Welle aus-ä gebildet sein.The gear 9 transmits torques in two directions, i.e. both from the engine 1 to the compressor 5 and from the turbine 7 via the compressor 5 to the engine 1. In the transmission 9 between the gears ΐβ and 17 on the intermediate shaft 2 is a Vibration damper 21 arranged; this can either be a hydraulic vibration damper, but it can also be used as a Torsional damper can be formed on a torque-transmitting shaft.

Kompressor 5 ist vorteilhafterweise ein sogenannter Schraubenkompressor, der einen vorbestimmten Druckanstieg liefert, welcher seinerseits von der Drehzahl unabhängig ist. Der Druckanstieg kann mittels eines Ventils 22 in Form eines Schiebeventils 23 geregelt werden, das im Kompressor 5 eingebaut ist. Das Schieberventil 23 regelt die zu verdichtende Luftrnenge sowohl entsprechend der Belastung des Dieselmotores als auch gemäß dessen Drehzahl. Die Regelung wird durch Zurückführen einer bestimmten Menge unkomprimierter Luft aus dem Kompressionsraum des Kompressors 5 zu dessen Einlaßleitung über eine Leitung 26 bewirkt. Die Belastung und die Drehzahl des Dieselmotors 1 sind in diesem Falle durch die Positionierung eines Steuerstabes 27 bestimmt. Dieser steuert die Zufuhr von Kraftstoff zum Motor 1, und zwar abhängig von der Betätigung des Gaspedals 28 oder dergleichen durch den Fahrzeugführer als auch von der durch einen Zentrifugalregulator 29 ermittelten Drehzahl. Bei einer einfachen Ausführung der Erfindung kann das Ventil 22 als an sich bekanntes Schieberventil aufgebaut sein, das im Schraubenkompressor 5 angeordnet ist und in einerCompressor 5 is advantageously a so-called screw compressor, which delivers a predetermined pressure increase, which in turn is independent of the speed. The rise in pressure can be regulated by means of a valve 22 in the form of a slide valve 23 which is built into the compressor 5. The slide valve 23 regulates the amount of air to be compressed according to the load on the diesel engine as well according to its speed. The scheme is by recirculating a certain amount of uncompressed air from the The compression chamber of the compressor 5 leads to its inlet line via a line 26. The load and the speed of the diesel engine 1 are determined in this case by the positioning of a control rod 27. This controls the supply of Fuel to the engine 1, depending on the operation of the accelerator pedal 28 or the like by the vehicle driver as also from the speed determined by a centrifugal regulator 29. In a simple embodiment of the invention can the valve 22 be constructed as a known slide valve, which is arranged in the screw compressor 5 and in a

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oder mehreren Stufen die zum Komprimieren angesaugte Luftmenge regelt, je nach den spezifischen, vorbestimmten Werten der Motοrbelastung und der Drehzahl.or several stages the amount of air sucked in for compression regulates, depending on the specific, predetermined values of the engine load and the speed.

Der Schraubenverdichter 5* der dem Dieselmotor 1 zugeordnet ist, liefert zweckmäßigerweise einen Enddruck in der Größenordnung von 2,5 bis 3 bar (2,5-3 XlO^ Pascal). Die während des Verdichtens aufgeheizte Luft wird im Luft-Überlader-Kühler β gekühlt, bevor sie dem Dieselmotor 1 eingespeist wird. Bei dem vorliegenden System kann sich die Kühlung zwischen 50 und 100° C abspielen, je nach der eingesetzten Kühlanordnung.The screw compressor 5 * is assigned to the diesel engine 1 expediently provides a final pressure of the order of magnitude from 2.5 to 3 bar (2.5-3 XlO ^ Pascal). The during Air heated up during compression is stored in the air supercharger cooler β cooled before it is fed to the diesel engine 1. With the present system, the cooling Play between 50 and 100 ° C, depending on the cooling arrangement used.

Der Dieselmotor 1 arbeitet vorzugsweise ohne Ventilüberlappung oder nach Möglichkeit mit sehr geringer Ventilüberlappung, d.h., daß das Abgasventil schließt, vor oder wenigstens unverzüglich nach dem öffnen des Einlaßventiles. Dabei kann man die Anordnung so treffen, daß Motor 1 einen höheren Druck auf der Abgasseite als auf der Einlaßseite hat. Im vorliegenden Falle sind das Abgassystem 3 mit der hierin einbezogenen Turbine 7 derart gestaltet und angeordnet, daß im Vollastpunkt, d.h. im Betriebszustand, in welchem Motor 1 seine Höchstleistung abgibt, ein Abgasdruck im Bereich von 4 bar (4 χ 10^ Pascal) erzeugt wird.The diesel engine 1 operates preferably without valve overlap or, if possible, with very little valve overlap, i.e. that the exhaust valve closes, before or at least immediately after opening the inlet valve. You can change the arrangement hit so that engine 1 has a higher pressure on the exhaust side than on the inlet side. In the present case, they are Exhaust system 3 with the turbine 7 included therein designed and arranged in such a way that at full load, i.e. in the operating state, in which engine 1 delivers its maximum power, an exhaust gas pressure in the range of 4 bar (4 χ 10 ^ Pascal) is generated will.

Die im Abgas enthaltene Energie wird in der Turbine 7 durch Expansion der Abgase in mechanische Energie umgewandelt. Dabei fällt das Druckniveau des Abgases auf einen Wert knapp oberhalb atmosphärischen Druckes, und die Abgastemperatur sinkt gleichzeitig um etwa 250° C, so daß sie nach der Turbine 7 im Bereich von 450 ° C liegt.The energy contained in the exhaust gas is converted into mechanical energy in the turbine 7 by expansion of the exhaust gases. Included the pressure level of the exhaust gas falls to a value just above atmospheric pressure and the exhaust gas temperature drops at the same time by about 250 ° C, so that after the turbine 7 in Range of 450 ° C.

Das Wirkungsgradniveau der Turbine 7 kann im Betriebsbereich zwischen 8o und 85 % liegen, was bei einer Brennkraftmaschine normal ist. Eine überladene Dieselmaschine, die zur Anwendung bei Fahrzeugen bestimmt ist, kann einen Wirkungsgrad von annähernd 37 % bei Vollast erreichen. Hler wird angenommen, daß der Motor bei einem höheren Eingangsdruck als AbgasdruckThe level of efficiency of the turbine 7 can be in the operating range between 80 and 85 % , which is normal for an internal combustion engine. An overloaded diesel engine intended for use in vehicles can achieve an efficiency of approximately 37 % at full load. It is assumed that the engine operates at a higher inlet pressure than exhaust pressure

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arbeitet. Wird das Verhältnis umgekehrt, d.h., ist der Abgasdruck des Dieselmotors größer als sein Eingangsdruck, wns im Falle der vorliegenden Erfindung zutrifft, so nimmt der Wirkungsgrad ab. Turbine 7 nutzt jedoch den gesteigerten Energiegehalt der Abgase aus, der auf den höheren Abgasdruck zurückgeht, und überträgt diesen höheren Energiegehalt in Form mechanischer Leistung auf die Ausgangswelle 12 der Maschine. Hierdurch wird die Verschlechterung des Wirkungsgrades und die Verringerung der Leistungsabgabe, welcher der Dieselmotor 1 unterliegt, ausgeglichen, aufgrund der Steigerung des Abgasdruckes. Der maximale Wirkungsgrad der Maschine kann bei Vollast stattdessen in der Größenordnung von 10 % auf etwa 4l % gesteigert werden. Bei dem genannten Betriebspunkt ist der Kompressor 5 derart ausgelegt, daß er bei einem Wirkungsgradniveau von ungefähr 80.% arbeitet; der Wirkungsgrad der Übertragung liegt in diesem Falle bei 9^ %» is working. If the ratio is reversed, ie if the exhaust gas pressure of the diesel engine is greater than its inlet pressure, if this is the case in the case of the present invention, then the efficiency decreases. However, turbine 7 uses the increased energy content of the exhaust gases, which is due to the higher exhaust gas pressure, and transfers this higher energy content in the form of mechanical power to the output shaft 12 of the machine. This compensates for the deterioration in the efficiency and the reduction in the power output to which the diesel engine 1 is subject, due to the increase in the exhaust gas pressure. The maximum efficiency of the machine can instead be increased in the order of 10 % to around 41 % at full load. At the operating point mentioned, the compressor 5 is designed in such a way that it operates at an efficiency level of approximately 80%; the efficiency of the transmission in this case is 9 ^ % »

Eine zum Antrieb eines Fahrzeuges geeignete Maschine wird am besten derart ausgelegt, daß sie den höchsten Wirkungsgrad bei einer Drehzahl erreicht, die unter jener Drehzahl liegt, die bei Vollast gegeben ist. Ein gut optimierter Dieselmotor für Fahrzeuge kann einen Arbeits-Wirkungsgrad von etwa 40 % bei jener Drehzahl erreichen, bei welcher das maximale Drehmoment erzeugt wird. Im Bereich der genannten Drehzahl kann auch der Gesamtwirkungsgrad einer Maschine gemäß der Erfindung einen entsprechend höheren Wert erreichen.A machine suitable for driving a vehicle is best designed in such a way that it achieves the highest degree of efficiency at a speed which is below the speed which is given at full load. A well-optimized diesel engine for vehicles can achieve a work efficiency of around 40 % at the speed at which the maximum torque is generated. In the range of said speed, the overall efficiency of a machine according to the invention can also reach a correspondingly higher value.

Darüber hinaus kann der Gesamtwirkungsgrad der Maschine um bis 7 % angehoben werden, und zwar dadurch, dai die Kühlver-ä luste des Dieselmotores geringgehalten werden. Dies läßt sich am besten dadurch erreichen, daß man ein wärmebeständiges Material verwendet, bei dem die Temperatur der Abgase in der Größenordnung von 1000° C betragen kann. Dies bedeutet, daß der Energiegehalt der Abgase, die der Turbine zugeführt werden können, wesentlich gesteigert werden kann.In addition, the overall efficiency of the machine can be increased by up to 7 % , namely by keeping the cooling losses of the diesel engine low. The best way to do this is to use a heat-resistant material in which the temperature of the exhaust gases can be on the order of 1000 ° C. This means that the energy content of the exhaust gases that can be fed to the turbine can be increased significantly.

Aufgrund der Tatsache, daß der Schraubenkompressor 5 durch den Dieselmotor 1 direkt angetrieben wird, läßt sich ein wirksamesDue to the fact that the screw compressor 5 is directly driven by the diesel engine 1, an effective one can be obtained

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Überladen des Motors sogar bei geringen Motordrehzahlen erreichen. Kompressor 5 wird in diesem Falle derart ausgelegt, daß sein bester Wirkungsgrad bei einer Drehzahl vorhanden ist, die in einem mittleren Abschnitt des für den Antrieb von Fahrzeugen benutzten Drehzahlbereiches vorliegt. Bei dem beispielshalber verwendeten Dieselmotor 1 liegt der genannte Drehzahlbereich zwischen 1000 Upm und 2200 Upm. Die der Maschine zugehörende Turbine 7 ist derart gestaltet, daß sie bei Vollast des Motors und bei einer Motordrehzahl von über 600 Upm sowohl den Kompressor 5 anzutreiben als auch die Abgabeleistung der gesamten Maschine zu steigern vermag. Der wünschenswerte Anstieg des Drehmomentes durch die Antriebsmaschine in einem Fahrzeug wird hiermit bei geringen Drehzahlen erreicht. Bei hohen Motorbelastungen liegt jedoch der Beitrag der Turbine 7 zur Leistung der gesamten Maschine über dem ganzen Drehzahlbereich von Motor 1. Mit Hilfe des Ventiles 22 läßt sich darüber hinaus die Überladung derart regeln, daß die Leistungserzeugung bei abnehmender Drehzahl ansteigt. Hierdurch wird die Notwendigkeit des Gangwechsels beim Bergauffahren des Fahrzeuges und dergleichen verringert. Das genannten Ventil 22 steuert ebenfalls das Überladen des Motors 1, so daß dies bei abnehmender Last abnimmt. Auf diese Weise ist unter anderem sichergestellt, daß Motor 1 bei Teillastbetrieb keine unnötigen Druckluftmengen aufzunehmen hat, und daß auch die Maschine keine Leistung h-erzugeben braucht, um die genannte Luft zu erzeugen. Bei geringer Belastung und geringen Drehzahlen erzeugt die Turbine 7 keine nennenwerte Leistung. Die Turbine 7 ist beispielsweise erst ab einer Drehzahl von 1200 Upm in der Lage, den Kompressor anzutreiben, so daß sie bei höheren Drehzahlen und bei einer unveränderten Last nur einen kleinen Beitrag zur Leistung der Maschine liefert.Overload the engine even at low engine speeds. In this case, compressor 5 is designed in such a way that that its best efficiency is present at a speed which is in a middle section of the for the Drive of vehicles used speed range is present. In the diesel engine 1 used by way of example, the said speed range between 1000 rpm and 2200 rpm. the The turbine 7 belonging to the machine is designed in such a way that it can run at full load of the engine and at an engine speed of Above 600 rpm both to drive the compressor 5 and to increase the output power of the entire machine. The desirable increase in torque by the prime mover in a vehicle is herewith at low Speeds reached. At high engine loads, however, the contribution of the turbine 7 is to the output of the entire machine over the entire speed range of engine 1. With the help of valve 22, the overloading can also be controlled in this way regulate that the power generation increases with decreasing speed. This eliminates the need to change gears reduced when driving the vehicle uphill and the like. Said valve 22 also controls the overloading of the Motor 1, so that this decreases as the load decreases. This ensures, among other things, that engine 1 does not have to absorb any unnecessary amounts of compressed air during partial load operation, and that the machine does not produce any output either needs to generate said air. The turbine 7 does not generate any at low loads and at low speeds notable performance. The turbine 7 is only able to operate the compressor from a speed of 1200 rpm, for example to drive, so that they only make a small contribution to the performance of the at higher speeds and with an unchanged load Machine supplies.

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Claims

PATENT CLAIMS

Internal combustion engine of the composite design for driving Vehicles with a diesel engine, a positive displacement compressor and a turbine, the positive displacement compressor for example a screw compressor, is designed such that it is the combustion chamber of aes engine via its inlet system supplies compressed air, and wherein the turbine is designed such that it is through the vom Engine coming exhaust gas is driven, characterized in that a mechanical transmission (9) with fixed Toothing the output shaft (12) of the motor, the shaft of the compressor (11) and the shaft of the turbine (12) Couples with each other that all the compressed air that is generated by the compressor (5) is fed to the engine (1) is, and that the turbine (7) with respect to the compressor (5) is dimensioned such that the in the The pressure generated in the exhaust pipe (j5) of the engine exceeds the pressure prevailing in the inlet (2) of the engine at least then when the machine is operated above a specific engine speed and / or load.

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2. Machine according to claim 1, characterized in that there / 3 the Compressed air from the compressor (5) to the engine (l) via a Air cooler supercharger (6) within the intake system (2) is fed.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that that the valve (22) regulates the amount of air which the compressor (5) according to the load required of the engine (1) and / or the speed of the engine (l) compressed.

4. Machine according to claim 3, characterized in that the Compressor (5) is a screw compressor, and that the valve (22) is a slide valve (23) known per se Is the type that is built into the screw compressor (5).

5. Machine according to claim 4, characterized in that the compressor (5) present, uncompressed air The compressor is fed via a return line (26).

6. Machine according to one of claims 1, 3 or 5, characterized characterized in that a gear (19) which is associated with the turbine shaft (lO), in direct engagement with a Gear (l8) which is assigned to the compressor shaft (11) is located.

7. Machine according to claim 6, characterized in that the Gear (l8) from the compressor shaft (ll) via gearwheels (l6, 17) which are assigned to an intermediate shaft (20), is in engagement with a gearwheel (15) which is assigned to the motor shaft (12).

3. Machine according to one of claims 1 to 7 , characterized in that the motor (l), turbine (7), compressor (5) and transmission (9) are designed and arranged in relation to one another that when the engine is operated (l ) at full load and when the engine speed of 600 rpm is exceeded, the turbine (7) both drives the compressor (5) and contributes to increasing the performance of the overall machine

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