DE2951136A1

DE2951136A1 - Aufladbare viertakt-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2951136A1
Application number: DE19792951136
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 2800 Bremen Behnert
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke 2800 Bremen GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: BEHNERT, REINHARD, DIPL.-ING., 2800 BREMEN, DE
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-06-25

Description

7923-30 - Bremen, den 3. Dezember 1979

" Sm/ka

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Aufladbare Viertakt-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine aufladbare Viertakt-Brennkraf tmaschine mit einem aus einer Abgasturbine und einem Auflade— Verdichter bestehenden Turbolader sowie einem Drehstrommotor zur Verbesserung der Ladebedingungen in Beschleunigungsintervallen.

Brennkraftmaschinen dieser Art sind grundsätzlich bekannt. Bei derartigen Brennkraftmaschinen wird die in den Abgasen sonst nutzlos abgegebene Energie verwertet, und zwar zum Antreiben einer Turbine. Diese kurz als Abgasturbine bezeichnete Turbine treibt einen damit starr gekoppelten Verdichter an, welcher Verbrennungsluft ansaugt und das mit Kraftstoff angereicherte Frischgas in die Zylinder drückt. Als Folge dieser Maßnahme steigt die Leistung derartiger Motore je nach Ladedruck mehr oder weniger stark an, so daß sich hierdurch bei derart ausgerüsteten Brennkraftmaschinen beachtliche Leistungssteigerungen erzielen lassen.

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Bei Turboladern, wie derartige Brennkraftmaschinen häufig auch genannt werden, tritt aber in Beschleunigungsintervallen eine relativ starke als störend empfundene Verzögerung im Leistungsanstieg auf· Ursache hierfür ist die vor allem bei geringen Motordrehzahlen zur Verfügung stehende geringe Abgasmenge, die nur ein relativ langsames Ansteigen der Turboladerdrehzahl bei Beschleunigungskommandos ermöglicht. Zur Unterdrückung derartiger Verzögerungen ist bereits der Einsatz eines Drehstrommotors vorgeschlagen worden, der - wie aus der DE-AS ZU 35 004 hervorgeht- -einen Zusatzverdichter in den Beschleunigungsphasen antreibt. ' Diese Maßnahme ist aber noch nicht optimal, da neben dem Zusatzaufwand auch ein Teil des hierdurch gewinnbaren Nutzens, und zwar durch Reibung in den zusätzlichen Rohrleitungen und Ventilen, wieder verloren geht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorzusehen, die mit wenig Aufwand in der Lage ist, Beschleunigungskommandos ohne Verzögerung zu verwirklichen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Drehstrommotor als massearmer, mit der Welle des Turboladers gekoppelter Hochfrequenzdrehstrommotor ausgebildet ist, der in Abhängigkeit von der Steuerung der Brennkraftmaschine an einen Hochfrequenzgenerator schaltbar ist.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, bei Beschleunigungskommandos praktisch verzögerungsfrei den gewünschten Leistungsanstieg bei Turbolader-Brennkraftmaschinen zu bewirken, da der Hochfrequenz-Drehstrommotor die sonst auftretende Totzeit überbrückt. Dabei kann für den Hochfrequenzgenerator ein von einer Batterie des Motors versorgbarer, vorzugsweise mit Thyristoren aufgebauter Wechselrichter eingesetzt werden, wodurch eine phasenrichtige, nahezu verzögerungsfreie Steuerung für den Hochfrequenzdrehstroramotor gewährleistet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, für den Hochfrequenzdrehstrommotor eine Synchronmaschine einzusetzen, welche den Vorteil hat, auch auf Generatorbetrieb umgeschaltet werden zu können. Hierdurch ist es möglich, die in den Beschleunigungsphasen für den Turbolader aufzuwendende Leistung in der Restzeit zurückzugewinnen und damit die Batterie zu speisen.

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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.

Die abgebildete Darstellung zeigt als Blockschaltbild einen Teil einer Turbolader-Brennkraftmaschine mit einem Turbolader 1, der - wie durch einen Pfeil 2 angedeutet - durch die Abgase einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben wird. Mit einem Verdichter saugt der Turbolader 1 Verbrennungsluft an, die nach Anreicherung mit Kraftstoff als Frischgas den Verbrennungsräumen der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Diese Funktion ist durch den Pfeil 3 angedeutet. Der Turbolader 1 ist mit einer Hoch-I frequenzdrehstrommaschine 4 gekoppelt, die sowohl auf Motor— als auch auf Generatorbetrieb umschaltbar ist. Hierzu wird diese Hochfrequenz-Drehstrommaschine einerseits über einen Wechselrichter 5 von einer Batterie 7 versorgt und andererseits wird diese Batterie von der Hochfrequenz-Drehstrommaschine über einen Gleichrichter 6 geladen. Die Umsteuerung erfolgt über eine Steuerstufe 8, welche in Abhängigkeit von der durch einen Pfeil 9 angedeuteten Motorsteuerung den Wechselrichter 5 und den Gleichrichter 6 entsprechend ansteuert.

Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine gewährleistet die Hochfrequenz-Drehstrommaschine 4» daß Beschleunigungskommandos praktisch verzögerungsfrei durchgeführt werden. Die Hochfrequenz-Drehstrommaschine 4 hat den Vorteil, relativ klein und massearm zu sein, wodurch Totzeiten bei einer Ansteuerung so gut wie ausgeschlossen werden. Eine Hochfrequenz-Drehstrommaschine ist auch in der Lage, für einen begrenzten Zeitraum Leistungen hoher Amplituden abzugeben und damit in Beschleunigungsintervallen, insbesondere bei geringen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, den Antrieb des Turboladers 1 für die sonst auftretende Totzeit zu übernehmen. Die Leistung, welche zum Antrieb des Turboladers 1 in den Beschleunigungsintervallen erforderlich ist, wird dabei der Batterie des Motors über den als Hochfrequenzgenerator wirkenden von der Motorsteuerung beeinflußbaren Wechselrichter 5 entnommen. Als Wechselrichter kann dabei eine Thyristorsteuerung vorgesehen werden, welche aufgrund ihrer im Bereich von yJ s liegenden geringen Ansprechzeit eine phasenrichtige, praktisch verzögerungsfreie

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Durchschaltung eines Beschleunigungskommandos gewährleistet. Die kurzzeitig während der Antriebsphasc erforderliche hohe Leistung wird dann durch Umschaltung der vorzugsweise als Synchronmaschine aufgebauten Hochfrequenz-Drehstrommaschine in den Beschleunigungspausen zurückgewonnene und durch einen kontinuierlichen Ladevorgang der Batterie 7 mit einem über den Gleichrichter 6 entsprechend aufbereiteten geringen Strom für neue Beschleunigungskommandos gespeichert.

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Claims

7923-30 Bremen, den 3. Dezember 1979

Sm/ka

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Patentansprüche

Aufladbare Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem aus einer Abgasturbine und einem Aufladeverdichter bestehenden Turbolader sowie einem Drehstrommotor zur Verbesserung der Ladebedingungen in Bcschleunigungsintervallen, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehstrommotor als massearmer, mit der NeIIe des Turboladers (l) gekoppelter Hochfrequenz-Drehstrommotor' (4) ausgebildet ist, der in Abhängigkeit von der Steuerung (9t 8) der Brennkraftmaschine an einen Hochfrequenz-Generator (5) schaltbar ist.
2.) Aufladbare Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Hochfrequenzgenerator als ein von der Batterie (7) der Brennmaschine versorgbarer mit Thyristoren ausgebildeter Wechselrichter (5) ausgebaut ist.
3.) Aufladbare Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß für den Hochfrequenz-Drehstrommotor (4) eine Synchronmaschine eingesetzt ist, die in Abhängigkeit von der Steuerung (9» 8) der Brennkraftmaschine, insbesondere in Beschleunigungspausen, als vom Turbolader (l) antreibbarcr, die Batterie (7) des Motors über einen Gleichrichter (6) aufladender Generator betreibbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED