DE3040648A1

DE3040648A1 - Druckwellenverdichter fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3040648A1
Application number: DE19803040648
Authority: DE
Inventors: Jeffrey A. Dearborn Mich. Cook; James K. Northville Mich. Vallance
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1979-12-03
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2065232A; US4309972A; DE3040648C2; GB2065232B

Description

Patentanmeldung Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine, enthaltend einen Rotor mit axial verlaufenden Zellen, wobei an beiden Enden des Rotors Steuerplatten mit Öffnungen angeordnet sind.

Druckwellenverdichter der vorstehend beschriebenen Art sind bekannt ; sie besitzen an den beiden Enden des Rotors Steuerplatten mit Öffnungen, die so dimensioniert und positioniert sind, daß beim Einströmen von Auspuffgasen ein Druckaufbau in den Luftsäulen erfolgt, die dem Ansaugkanal der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden sollen. Bei bekannten Anordnungen haben die Steuerplatten eine feste Position zueinander. Dieses ist jedoch nachteilig, und es wäre wünschenswert, die Position der Öffnungen in den Steuerplatten und somit die Position der Steuerplatten an sich zueinander bzw. zum Rotor zu verändern und damit den sich

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Siti der Gesellschuft Köln Regial«i>ji.-ni lii Köln HHUfJ-I Ansitzender des Aufsichtsrates Robert A Lutz

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mit der veränderten Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ändernden Bedingungen anzupassen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Anwendung der Merkmale der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckwellenverdichter ;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der erfindungswesentlichsten Teile der Anordnung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtungen gemäß der Erfindung ;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtungen einer anderen Ausführungsform der Erfindung .

Wie insbesondere in der Fig. 1 dargestellt ist, enthält der Druckwellenverdichter einen Rotor 10, der zwischen einem Kanal 12 und einem Kanal 14 angeordnet ist. Eine Welle 16 verläuft axial durch den Druckwellenverdichter, wobei die Welle 16 durch einen nicht dargestellten Riemen angetrieben wird, wobei der Riemen wiederum angetrieben wird durch

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die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges. Die Welle 16 ist mechanisch durch einen Bolzen 22 mit dem Rotor verbunden, und zwar durch einen Ansatz 18, der sich radial nach innen von einer Rippe 20 des Rotors erstreckt. Eine Steuerplatte 24 sitzt, relativ zur Welle 16 beweglich, auf dieser, und zwar an einem axialen Ende des Rotors in der Nähe des Kanals 14. Eine weitere Steuerplatte 26 ist am anderen Ende des Rotors und zwar in der Nähe des Kanals 12 angeordnet.

Der Kanal 12 weist einen Einlaßkanal 28 auf, der mit der Abgasleitung der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist und durch den die heißen, hochgespannten Auspuffgase dem Druckwellenverdichter zugeleitet werden. Weiterhin ist ein Auslaßkanal 30 vorgesehen, durch den die Auspuffgase abgeleitet werden, nachdem sie durch den Druckwellenverdichter hindurchgeströmt sind. Ein entsprechender Auslaßkanal ist mit 32 bezeichnet. Die Auspuffgase, die eine hohe Temperatur besitzen, werden dem Rotor durch einen Einlaßkanal 34 zugeleitet.

In ähnlicher Weise weist die Steuerplatte 24 zumindest zwei öffnungen auf, einen Einlaßkanal 36, durch den die Umgebungsluft mit niedrigerem Druck in den Druckwellenverdichter einströmen kann, sowie einen Auslaßkanal 38, durch den diese Luft dann nach Verdichtung durch den Druckwellenverdichter in denKanal 40 strömt. Die Anordnung weist weiterhin einen Kanal 42 auf, durch den die Umgebungsluft dem Einlaßkanal 36 zugeführt wird. Der Kanal 40 führt sodann die verdichtete Luft dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine zu. Auf einer Seite des Rotors ist ein Gehäuse vorgesehen, das Flansche 44 und 46 besitzt, die auf Flansche 48 und 50 stoßen, die am Kanal 14 sowie am Kanal 12 angeordnet sind. Die Flansche 44 und 48 werden durch Bolzen 52 und die Flansche 46 und durch Bolzen 54 verbunden.

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Der Flansch 44 und der Flansch 48 des Kanals 14 schließen einen Spalt 56 ein, in dem eine Steuerplatte 24 angeordnet ist. Auch nach Anziehen der Bolzen 52 ist der Spalt 56 so ausgebildet, daß die Steuerplatte 24 sich in ihm bewegen, d. h. drehen kann. Dichtungen 58 und 60 sind auf der Steuerplatte 24 angeordnet und sorgen für eine luftdichte Abdichtung des Spaltes 56, wohingegen jedoch die Steuerplatte 24 sich auf der Welle drehen kann. Die Steuerplatte 24 weist einen radial gerichteten Hebel 62 auf.

Auf dem Rotor 10 ist eine Vielzahl von Strömungskanälen 64 angeordnet. Jeder Ströinungskanal wird geformt aus dünnen Metallwänden, die im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand etwa 10 betragen kann. Die radial innen liegende Kante jeder Kanalwand ist mit der Oberfläche des Rotors auf geeignete Weise verbunden, wobei auf dem Rotor eine Hülse 66 angeordnet werden kann.

In der Fig. 2 ist ein Teil des Druckwellenverdichters gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar der Bereich der Steuerplatte 24, der Bereich der Steuerplatte 26 und der dazwischen liegende Rotor 10 mit seinen Strömungskanälen 64.

Zwecks Veränderung der Position der Steuerplatte 24 bzw. 26 relativ zun Rotor wird eine Einrichtung verwendet, wie sie schematisch in der Fig. 3 dargestellt ist. Wenn im folgenden die Verstellung der Steuerplatte 24 dargestellt ist, so soll damit zum Ausdruck gebracht werden, daß auf gleiche Weise eine Verstellung der Steuerplatte 26 erfolgen kann. Es können jedoch auch durch entsprechende Vorrichtungen beide Steuerplatten, nämlich die Steuerplatten 24 und 26, verstellt werden.

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In der Fig. 3 ist die Welle 16 schematisch dargestellt ; auf ihr ist eine Drehzahlmeßeinrichtung angeordnet, nämlich der Drehzahlmesser Durch den Drehzahlmesser 70 wird das Steuerventil 72 gesteuert, das innerhalb eines hydraulischen Kreislaufes angeordnet ist, wobei der Kreislauf vom Druckbehälter 74 zum Zylinder 76 verläuft, in dem ein Kolben 78 angeordnet ist. Der Kolben 78 ist mit dem Hebel 62 der Steuerplatte 24 verbunden, und zwar durch eine Kolbenstange 79. Eine mechanische Feder 80 ist mit einem Ende am Fahrzeug befestigt, während das andere Ende am Hebel 62 sitzt. Durch die Feder wird die Steuerplatte zu ihrer Ausgangsposition zurückgeführt, sobald kein Druck auf den Zylinder 7 6 gegeben wird. Eine Hydraulikflüssigkeit wird dem Zylinder 76 durch eine Leitung 82 zugeführt, wobei die Hydraulikflüssigkeit dann zu einem Sumpf 86 gelangt vorbei an dem Steuerventil 72, und 7-war durch die Leitungen 84 und 85. Eine hydraulische Pumpe sorgt dafür, daß Druck im hydraulischen System vorhanden ist.

Steigt die Drehzahl der Welle 16, so öffnet der Drehzahlmesser 70 das Steuerventil 72 und erlaubt den Zutritt von Hydraulikflüssigkeit aus einem Druckbehälter 74 durch die Leitung 82 zum Zylinder 76. Dadurch wird der Kolben 78 bewegt und über den Hebel 62 wird die Steuerplatte relativ zum Rotor verstellt. Verringert sich die Drehzahl der Welle 16, so sorgt der Drehzahlmesser 70 für eine Schließung des Steuerventils, wodurch Druckflüssigkeit aus dem Zylinder abfließt, und zwar über die Leitungen 84 und 85 zum Sumpf 86. Dadurch sorgt der Kolben 78 dafür, unterstützt durch die Wirkung der Feder 80, daß der Hebel 62 betätigt und die Steuerplatte 24 in die Ausgangsposition zurückgeführt wird.

In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung, wie sie in Fig. 4 dargestellt wird, wird eine Steuerwalze 90

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benutzt, um die Verstellung der Steuerplatte 24 vorzunehmen. Dabei ist die Steuerwalze 90 in einer zentralen Bohrung 92 der Steuerplatte 24 angeordnet. Die Bohrung 92 besitzt eine Innenverzahnung, die Steuernuten 94 enthält. Diese Steuernuten 94 stehen in Eingriff mit einer entsprechenden Verzahnung auf der Außenfläche der Steuerwalze Wenn nun die Drehzahl des Rotors steigt, öffnet das Steuerventil 72 und Druck gelangt durch die Leitung 82 zu dem Zylinder 76' . Der Kolben 78* weist einen Fortsatz 88 auf, der innerhalb einer Nut 96 in der Zylinderwandung geführt wird. Es bewegt sich somit der Kolben axial und verschiebt auch die Steuerwalze in axialer Richtung. Dadurch wird eine Drehung der Steuerplatte 24 erreicht, die ja selbst nicht axial verschoben werden kann. Dieses wird erreicht durch eine entsprechend angeordnete Spiralverzahnung auf der Steuerwalze 19 bzw. in der Bohrung 92 der Steuerplatte 24.

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Claims

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Patentansprüche

Druckwellenverdichter für eine Verbrennungskraftmaschine, enthaltend einen Rotor mit axial verlaufenden Zellen, wobei an beiden Enden des Rotors Steuerplatten mit Öffnungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Drehzahl des Rotors (10) die Drehposition einer der Steuerplatten (24, 26) relativ zum Rotor, veränderbar ist.

Druckwellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Steuerplatten (24, 26) um eine in der Drehachse des Rotors (10) liegende Achse drehbar angeordnet ist, wobei die Verdrehung durch eine von einem Steuerventil (72) gesteuerte Zylinder/Kolbeneinheit (76, 78) erfolgt und das Steuerventil (72) von einem die Drehzahl des Rotors (10) messenden Drehzahlmesser (70) gesteuert wird.

Druckwellenverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die sowohl die Winkelposition der Steuerplatte (24) als auch die der Steuerplatte (26) verändern.

Druckweilenverdichter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Drehposition der Steuerplatten durch eine axial verschiebliche Steuerwalze (90) erfolgt, die auf ihrer Oberfläche eine Spiralverzahnung besitzt, wobei die Spiralverzahnung in eine entsprechende Innenverzahnung der Steuerplatte (24) eingreift und die Steuerwalze (90) durch eine Zylinder/Kolbeneiriheit (76' , 78' ) verschieblich ist.

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ORIGINAL INSPECTED