DE3230598A1 - LOADER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents

LOADER FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

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DE3230598A1
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Tamotsu Oyama Tochigi Kasuya
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Description

KAISHA KOMATSU SEISAKUSHOKAISHA KOMATSU SEISAKUSHO

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft einen Lader für eine Brennkraftmaschine, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Die Erfindung ist darauf gerichtet, durch Verwendung eines Trägheitsladers in Verbindung mit einem Verdrängungslader die Eigenschaften der Brennkraftmaschine bei niedriger Motorgeschwindigkeit maßgeblich zu verbessern.The invention relates to a charger for an internal combustion engine, as described in the preamble of claim 1. The invention is directed to, through use an inertial charger in conjunction with a displacement charger lower the properties of the internal combustion engine Significantly improve engine speed.

Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern wie bei Dieselmotoren ist es bekannt, einen Trägheitslader vorzusehen, wobei die Lufteinlaßkanäle des Motors mit einem Lufteinlaßverteiler verbunden sind und der dynamische Effekt oder die Trägheit der durch den Lufteinlaßverteiler zugeführten Luft ausgenutzt wird, um die den Zylindern zugeführte Luftmenge zu erhöhen.In internal combustion engines with several cylinders as in Diesel engines, it is known to provide an inertial charger, wherein the air intake ducts of the engine with a Air intake manifolds are connected and the dynamic effect or the inertia of that supplied through the air inlet manifold Air is used to increase the amount of air supplied to the cylinders.

Die Länge des Lufteinlaßverteilers kann von Faktoren wie dem Zylindervolumen, der Zeitsteuerung der Lufteinlaß- und Auslaßventile, der Querschnittsflache des Lufteinlaßverteilers und der Umdrehungszahl des Motors abhängen, der mit dem Laderbetrieb abzustimmen ist.The length of the air intake manifold can depend on factors such as the cylinder volume, the timing of the air inlet and outlet valves, the cross-sectional area of the air inlet manifold and the number of revolutions of the engine, which is to be coordinated with the supercharger.

Es ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen mit Trägheitsladung eine verbesserte volumetrische Leistung und eine bessere Drehmomentausbeute im Vergleich zu Brennkraftmaschinen ohne Ladung zeigen. Diese Verbesserungen in der volunietrischen Leistung und in der Drehmomentausbeute treten jedoch nur im Bereich hoher Motordrehzahlen auf, wogegen im Bereich niedriger Drehzahlen keine oder nur kleine Verbesserungen vorhanden sind. Dementsprechend ist die Verwendung von Trägheitsladern auf jene Brennkraftmaschinen beschränkt, die allgemein im Bereich hoher Geschwindigkeiten betrieben werden.It is known that internal combustion engines with inertia charging an improved volumetric performance and a better torque yield compared to internal combustion engines without Show charge. However, these improvements in volunetric performance and in torque yield only occur in the In the area of high engine speeds, there are no or only small improvements in the area of low speeds are. Accordingly, the use of inertial superchargers is limited to those internal combustion engines that generally operated in the high speed range.

•A• A

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lader für Brennkraftmaschinen so auszubilden, daß die vorgenannten Nachteile der bekannten Brennkraftmaschinen mit Trägheitsladung ausgeräumt werden und eine verbesserte volumetrische Leistung sowie Drehmomentausbeute über einen weiten Drehzahlbereich von niedrigen bis hohen Motorgeschwindigkeiten erreicht wird,Accordingly, the invention has for its object to form a charger for internal combustion engines so that the aforementioned disadvantages of the known internal combustion engines with Inertial charge can be eliminated and an improved volumetric Power and torque output over a wide speed range from low to high engine speeds is achieved

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verwendung eines Trägheitsladers in Verbindung mit einem Verdrängungslader gelöst, wie es sich aus dem Anspruch 1 ergibt.This object is achieved by using a Inertia charger solved in connection with a displacement charger as it emerges from claim 1.

Da der Verdrängungslader mechanisch mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden und von dieser angetrieben ist, erfolgt eine Vorverdichtung der Luft auch bei sehr niedrigen Motorgeschwindigkeiten, wodurch die Starteigenschaften der Brennkraftmaschine verbessert werden. ,Since the displacement charger is mechanically connected to and driven by the crankshaft of the internal combustion engine, the air is pre-compressed even at very low levels Motor speeds, which affects the starting properties of the Internal combustion engine can be improved. ,

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. ■Appropriate refinements and developments result from the subclaims. ■

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:Two embodiments of the invention are given below explained in more detail using a schematic drawing. It shows:

Fig. 1 die erste Ausführungsform in ihrem Grundaufbau;1 shows the first embodiment in its basic structure;

Fig. 2 die zweite Ausführungsform in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung undFIG. 2 shows the second embodiment in a manner similar to FIG Representation and

Fig. 3 eine graphische Darstellung mit den Leistungskurven von Brennkraftmaschinen, wobei die strichpunktierten Linien die Verhältnisse ohne Ladung, die ausgezogenen Linien die Verhältnisse bei einer Trägheitsladung und die gestrichelten Linien die Verhältnisse bei einer Verdrängungs-Trägheitsladung wiedergeben.3 shows a graphic representation with the performance curves of internal combustion engines, the dash-dotted lines Lines the ratios without charge, the solid lines the ratios with an inertial charge and the dashed lines show the conditions for an inertial displacement charge.

Gemäß Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Träg·- heitslader 12 vorgesehen, der ein Dämpfungsvolumen lh wie einen Ansaugbehälter bzw. Windkessel und mehrere Verbindungsrohre 16 aufweist, die jeweils das Dämpfuhfjsvolumen 1'» mit den betreffenden LufteinlaOkanä1 en (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 10 verbinden.According to FIG. 1, an internal combustion engine 10 is provided with an inertia charger 12, which has a damping volume lh such as an intake container or air chamber and several connecting pipes 16, each of which has the damping volume 1 '' with the relevant air inlets (not shown) Connect internal combustion engine 10.

Bei der Kombination des Dämpfungsvoluinens i4 und einer Mohrzahl von Verbindungsrohren 16 wird die Luft aus dem Dämpfungsvolumen lh durch das Durchströmen der Verbindungsrohre 16 beschleunigt, und daher wird die Brennkraftmaschine 10 infolge der Trägheit der beschleunigten Luft überladen.With the combination of the damping volume i4 and a Mohr number of connecting pipes 16, the air from the damping volume lh is accelerated by flowing through the connecting pipes 16, and therefore the internal combustion engine 10 is overloaded due to the inertia of the accelerated air.

Ein Ansaugrohr 18 verbindet das Dämpfungsvolutiien 1'+ mit der Atmosphäre. Das Ansaugrohr 18 ist in einem mittleren Bereich mit einer Kammer 20 versehen, die einen Verdrängurigslader 22 wie einen Schaufelverdichter aufnimmt. Der Verdrängungslader 22 ist mit einer Kurbelwelle 2k der Brennkraftmaschine 10 durch eine Transmission 26 verbunden und dadurch angetrieben. Die Transmission 26 kann eine Einrichtung mit Riemenscheiben und einem V-Gurt umfassen.An intake pipe 18 connects the damping volume 1 '+ with the atmosphere. The intake pipe 18 is provided in a central area with a chamber 20 which receives a displacement charger 22 such as a blade compressor. The displacement charger 22 is connected to a crankshaft 2k of the internal combustion engine 10 through a transmission 26 and is driven thereby. The transmission 26 may include a pulley and V-belt device.

In der Kammer 20 ist ein Trennblock 28 angeordnet, der die obere Hälfte der Kammer 20 in zwei Abschnitte unterteilt. Eine Trennwand 30 teilt das Ansaugrohr 18 in zwei Abschnitte.In the chamber 20, a partition block 28 is arranged, which upper half of the chamber 20 divided into two sections. A partition wall 30 divides the intake pipe 18 into two sections.

während des Betriebs wird der Verdrängungslader 22 direkt von der Kurbelwelle 2k angetrieben und daher kann sogar bei sehr niedrigen Motorgeschwindigkeiten Luft zwangsweise in das Dätnpfungsvolumen 1'* gefördert werden. Somit wird durch die Kombination des Verdrängungsladers 22 mit dem Trägheitslader von niedrigen bis hohen Motorgeschwindigkeiten den Zylindern ausreichend Luft zugeführt, wodurch die Motoreigenschaften über einen weiten Bereich von Motorgeschwindigkoiten verbessert werden, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. ') gezeigt ist.During operation, the positive displacement charger 22 is driven directly by the crankshaft 2k and therefore air can be forced into the damping volume 1 '* even at very low engine speeds. Thus, by combining the positive displacement charger 22 with the inertia charger, sufficient air is supplied to the cylinders from low to high engine speeds, thereby improving engine performance over a wide range of engine speeds, as shown by the dashed lines in FIG.

■A■ A

Bei der Ausführungsforro gemäß Fig. 2, die weitgehend mit der Ausführungsforrii gemäß Fig. 1 übereinstimmt und bei der deswe-Wu für entsprechende Teile die gleichen Uezugazeichen vorgesehen sind, ist in die Transmission 26 eine elektromagnetische Kupplung 32 eingebaut, die normalerweise in der Eingriff sstellung gehalten ist und gelöst werden kann, wenn dieIn the Ausführungsforro according to FIG. 2, which largely with the Ausführungsforrii according to FIG. 1 corresponds and in the deswe-Wu the same Uezugazeichen provided for corresponding parts are, an electromagnetic clutch 32 is built into the transmission 26, which is normally in engagement position is held and can be released when the

Motorgeschwindigkeit eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet, die bei dieser Ausführungsform etwa 1^00 Upm (rpm) beträgt. Der Brennkraftmaschine 10 ist ein Detektor 3^ zugeordnet, der die Motordrehzahl, feststellt und ein Signal erzeugt, wenn die Drehzahl den vorbestimmten Viert überschreitet. Das Signal des Detektors 3*· wird einer Steuereinrichtung 36 zugeführt, di« bei Erhalt des Signals die elektromagnetische KupplUng 32 löst. Im Ansaugrohr 18 ist ein Rückschlagventil 38 angeDrdnet, Das eine Luftströmung nur von der Atmosphäre zum Dämpfungsvolumen 1h zuläßt. Daher wird nach dem Abschalten des Verdrängungsladers 22 Luft hauptsächlich durch das Rückschlagventil 38 zugeführt. Da bei dieser zweiten Ausf ührungsf iorm die Antriebsverbindung des Verdrängungsladers 22 mit de'r Kurbelwelle 2h unterbrochen wird, sobald die Motorgeschwiridigkeit den vorbestimmten Wert übersteigt, wird Energie zuin Antrieb des Verdrängungsladers 22 eingespart und kann für andere Zwecke genutzt werden. !Motor speed exceeds a predetermined speed, which in this embodiment is about 1 ^ 00 rpm (rpm). The internal combustion engine 10 is assigned a detector 3 ^ which detects the engine speed and generates a signal when the speed exceeds the predetermined fourth. The signal from the detector 3 * is fed to a control device 36 which releases the electromagnetic clutch 32 when the signal is received. A check valve 38 is arranged in the intake pipe 18, which allows air to flow only from the atmosphere to the damping volume for 1 hour . Therefore, after the positive displacement charger 22 is switched off, air is mainly supplied through the check valve 38. Since in this second embodiment the drive connection of the positive displacement charger 22 with the crankshaft 2h is interrupted as soon as the engine speed exceeds the predetermined value, energy for driving the displacement charger 22 is saved and can be used for other purposes. !

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Motoreigenschaften der verdrängungs- und trägheitsgeladenen Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung denjenigen einer Brennkraftmaschine mit Trägheitsladung oder einer Brennkraftmaschine ohne Ladung überlegen sind, namentlich im Bereich niedriger Motordreh— zahlen. ,From Fig. 3 it can be seen that the engine characteristics of the Displacement and inertia charged internal combustion engine according to of the invention with those of an internal combustion engine Inertial charge or an internal combustion engine without charge are superior, especially in the range of low engine speeds. ,

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Claims (2)

PatentanwältePatent attorneys Dr. phil. nat. J. Rasper Dr. jur J. SandmannDr. phil. nat. J. Rasper Dr. jur J. Sandmann Diplomchemiker DiplomingenieurGraduate chemist Graduate engineer Bierstadter Höhe 22 Hirtenstraße 19Bierstadter Höhe 22 Hirtenstrasse 19 WIESBADEN 8012 OTTOBRUNN b. MünchenWIESBADEN 8012 OTTOBRUNN b. Munich Tel. 061217562842 Tel. 089/6013894Tel. 061217562842 Tel. 089/6013894 Telex 418792-0 smz rasper Telex 5215935 bobs sandmannTelex 418792-0 smz rasper Telex 5215935 bobs sandmann Amtl. Aktenz.: Neuanmeldung Mein Zeichen: KOM 51Official File number: New registration My reference: COM 51 Anmelder: KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHOApplicant: KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO Lader für eine BrennkraftmaschineLoader for an internal combustion engine Ansprüche :Expectations : Θ Lader für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Einlaßkanälen, einer von der Brennkraftmaschine getriebenen Kurbelwelle, . einem Dämpfungsvolumen, einer Ansaugleitung, die das Dämpfungsvolumen mit der Atmosphäre verbindet, und mehreren Verbindungsrohren, die das Dämpfungsvolumen mit den Einlaßkanälen verbinden, dadurch gekennzeichnet , daß in das Ansaugrohr (18) ein Verdrängungslader (22) zur Zuführung von verdichteter Luft zum Dämpfungsvolumen {lh) angeordnet ist, der in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle^) steht.Θ Charger for an internal combustion engine with several intake ports, a crankshaft driven by the internal combustion engine,. a damping volume, an intake line which connects the damping volume with the atmosphere, and several connecting pipes which connect the damping volume to the inlet channels, characterized in that in the intake pipe (18) a displacement charger (22) for supplying compressed air to the damping volume {lh ) is arranged, which is in drive connection with the crankshaft ^). 2. Lader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn et, daß im Ansaugrohr (18) eine Kammer (2θ) zur Aufnahme des Verdrängungsladers (22) vorgesehen ist und daß eine Trennwand (30) in der Kammer (20) angeordnet ist, die das Ansaugrohr (18) in zwei Abschnitte unterteilt.2. Loader according to claim 1, characterized in that in the intake pipe (18) a chamber (2θ) for receiving the Displacement charger (22) is provided and that a partition (30) is arranged in the chamber (20), which the suction pipe (18) divided into two sections. Lader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaugrohr(18)eine Kammer (2O) zur Aufnahme des Verdrängungsladers (22) vorgesehen ist und daß ein Rückschlagventil (38) in der Kammer (20) angeordnet ist, das den Luftdurchtritt von der Atmosphäre zum Dämpfungsvolumen (i'O zuläßt, eine entgegengesetzte Strömung jedoch unterbindet. Loader according to Claim 1, characterized in that that in the suction pipe (18) a chamber (2O) for receiving the displacement charger (22) is provided and that a check valve (38) is arranged in the chamber (20), the allows the passage of air from the atmosphere to the damping volume (OK, but prevents an opposite flow. Lader nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor (3M zum Feststellen einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine (1O) vorgesehen ist, der beim Überschreiten der vorbestimmten Geschwindigkeit ein Signal erzeugt, und daß eine Kupplung (32) zum Verbinden bzw. Trennen der Kurbelwelle (2^) mit bzw. von dem Verdrängungslader (22) vorgesehen ist, wobei die Kupplung (32) normalerweise eingerückt ist, und daß eine auf das Signal vom Detektor (3*0 ansprechende Steuereinrichtung (36) zum Lösen der Kupplung (32) vorgesehen ist.Loader according to claim 3 »characterized in that that a detector (3M for detecting a predetermined Speed of rotation of the internal combustion engine (1O) is provided which generates a signal when the predetermined speed is exceeded, and that a clutch (32) to connect or disconnect the crankshaft (2 ^) with or provided by the positive displacement charger (22) with the clutch (32) normally engaged, and that a control device responsive to the signal from the detector (3 * 0 (36) provided for releasing the coupling (32) is.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0125408A1 (en) * 1983-03-15 1984-11-21 M.A.N. - B&W Diesel GmbH Four-stroke internal combustion engine super-charged by exhaust gas turbocharger

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0125408A1 (en) * 1983-03-15 1984-11-21 M.A.N. - B&W Diesel GmbH Four-stroke internal combustion engine super-charged by exhaust gas turbocharger

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GB2106590A (en) 1983-04-13
GB2106590B (en) 1985-03-27
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Date Code Title Description
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8131 Rejection