DE3315978A1

DE3315978A1 - Supercharging device for a rotary piston engine

Info

Publication number: DE3315978A1
Application number: DE3315978A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr.-Ing. Reimann; Ulrich Dr.-Ing. 5160 Düren Rohs; Dieter Dr.-Ing. 5100 Aachen Voigt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1983-05-02
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DE3315978C2

Abstract

Supercharging device for a rotary piston or axial piston engine comprising a plurality of cylinder chambers axially arranged in a rotating drum with pistons supported on an inclined drive plate and cylinder head with a combustion chamber and inlet and exhaust pipes fixed on the one end of the drum, a pipe being arranged parallel to the cylinder head, the one end of which pipe is the gas exhaust end and the other end of which opens in the cylinder head in the orbit of the cylinder chambers, an air inlet pipe also opening in the drum's direction of rotation prior to the point at which the pipe enters the cylinder head, the outlet cross section of which inlet pipe in a circumferential direction extends at least over one cylinder chamber cross section, and a nozzle being arranged prior to the point at which the air inlet pipe enters the cylinder head in the drum's direction of rotation, the outlet end of which nozzle opens axially in the pipe counter to the gas outlet, and the distance between the leading outlet edge of the air inlet pipe in the drum's direction of rotation and the trailing edge of the outlet of the pipe in the cylinder head being smaller than the diameter of a cylinder.

Description

AUFLADEVORRICHTUNG FOR FINEN ROTATIONSKOLBENMOTORCHARGING DEVICE FOR FINEN ROTARY PISTON ENGINE

Die Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung für einen Rotation, kolbenmotor, insbesondere Axialkolbenmotor, bestehend aus einer Vielzahl von in einer umlaufenden Trommel axial angeordneten ZyIi ■-derräumen mit auf einer qeneigten Antriebsscheibe qelaqerten Kolben sowie einem am einen F.nde der Trommel angeordneten, ortsfest« Zylinderkopf mit einer Brennkammer sowie Ein- und Auslaßrohren.The invention relates to a charging device for a rotary, piston engine, in particular axial piston motor, comprising a plurality of axially disposed in a rotating drum ZyIi ■ - derräumen with on a qeneigten drive pulley qelaqerten flask and an arranged on a F.nde the drum, fixed "cylinder head with a combustion chamber and inlet and outlet pipes.

Ein Motor dieser Art ist beispielsweise aus der DE-PS 23 51 252 bekannt.A motor of this type is, for example, from DE-PS 23 51 252 known.

Bei Zweitaktmotoren wird eine gewisse Aufladung bei der Spüluna des Zylinderraumes dadurch erzielt, daß Ladiingsantei 1 e durch den-Zylinder in das Auspuffrohr geführt und.anschließend durch eine reflektierte Druckwelle des AuspuffVorganges in den Zylinder zu-'rückgeführt werden.In the case of two-stroke engines, there is a certain amount of supercharging during the flushing process of the cylinder space achieved in that Ladiingsantei 1 e through the cylinder into the exhaust pipe and then through a reflected pressure wave of the exhaust process is fed back into the cylinder will.

Eine bekannte gasdynamische Druckwellenmaschine verwendet die Energie der Verbrennunqsgase hinter dem Auslaß zur Verdichtung der Ladeluft. Wegen eines sehr flachen Ladedruckverlaufes über der Motordrehzahl ermöglicht diese Druckwellenmaschine eine beträchliche Steigerung des Drehmomentes bis in den Bereich niedriqer Motordrehzahlen. Allerdings benötiqt die bekannte Maschine einen •zusätzlichen Antrieb und besteht im wesentlichen aus einem umlaufenden Gitterrost. Damit ist sie relativ aufwendig.A known gas dynamic pressure wave machine uses the Energy of the combustion gases behind the outlet to compress the charge air. Because of a very flat boost pressure curve over the Engine speed allows this pressure wave machine a considerable Increase of the torque up to the range of low engine speeds. However, the known machine needs one • Additional drive and essentially consists of a rotating one Grating. It is therefore relatively complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auf- oder Nachladun durch die Druckwellen des AuspuffVorganges auch bei einem Axialkolbenmotor der eingangs genannten Bauart vorzusehen und zu ermöqlichen, doch soll diese durch ein Minimum an bewegten Teilen ermöglicht werden.The invention is based on the object of a charging or recharging due to the pressure waves of the exhaust process, even with an axial piston engine of the type mentioned at the beginning and to enable but this should be made possible by a minimum of moving parts will.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich erfindungscemäß aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransorüchen an gegeben.The solution to the problem arises from the invention the characterizing features of claim 1. Further advantageous Developments of the invention are in the sub-claims given.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeioen:
Fig. 1 und 2 einen abgewickelten Trommelsektor im Schnitt iAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
1 and 2 a developed drum sector in section i

Bereich des unteren Kolbentotpunktes, zu verschiedenen Zeiten.Piston bottom dead center area, at different times.

Die Zeichnung zeigt einen Sektor einer abgewickelten Trommel 1 eines Axialkolbenmotors im Längsschnitt mit den ZyIinderräumen 2 bis 5, in denen die zugeordneten Kolben 12-15 gefUhrt sind.The drawing shows a sector of an unwound drum 1 of an axial piston motor in longitudinal section with the cylinder spaces 2 to 5, in which the assigned pistons 12-15 are guided.

Die Zylinderräume 2-5 sind an ihren kolbenseitigen Enden durch einen die Trommel 1 dicht abschließenden ortsfesten, d.h. die 'ίτ-hung der Trommel 1 nicht mitausführenden Zylinderkopf 6 beqren f. Parallel zum Zylinderkoof 6 ist ein Rohr 7 angeordnet, di.-ssen ι imps" freies abgekrümmtes Ende 8 das Gasauslaß-bzw. Auspuffende; bildet und dessen anderes, ebenfalls qekrüm'mtes Ende 9 im ZyIinderkun¹ 6 in der Bahn der Zylinderräume 2-5 mündet. Die Drehrichtunq der Trommel 1 ist mit dem Pfeil 10 angegeben.The cylinder chambers 2-5 are at their piston-side ends by a stationary cylinder head 6 that tightly seals off the drum 1, ie the cylinder head 6 that does not coexist with the cylinder 1. A pipe 7 is arranged parallel to the cylinder head 6, ie imps "free abgekrümmtes end 8 of the gas outlet or exhaust end;. and forms ¹ 6 opens the other, also qekrüm'mtes end 9 in ZyIinderkun in the path of the cylinder spaces 2-5 Drehrichtunq the drum 1 is indicated with the arrow 10..

In Drehrichtung 10 der Trommel 1 münden im Zylinderkopf 6 vor dem .Rohr 7 ein sich konisch erweiterndes Lufteinlaßrohr 16 sowie um ein Geringes vor diesem versetzt, ein Hauptauslaßrohr 17. In Trommeldrehrichtung 10· vor dem Hauptauslaßrohr 17 ist im Zylinderkopf 6 eine Düse 18 angeordnet, deren Einlaßende 19 in der Bahn der Zylinderräume 2-5 liegt und deren Auslaßende 20 axial im Rohr 7 und zwar in Richtung auf sein im Zylinderkopf 6 mündendes Ende 9 mündet.In the direction of rotation 10 of the drum 1 open in the cylinder head 6 before .Rohr 7 a conically widening air inlet tube 16 and a Slightly offset in front of this, a main outlet pipe 17. In the direction of rotation of the drum 10 · in front of the main exhaust pipe 17 in the cylinder head 6 there is a Arranged nozzle 18, the inlet end 19 is in the path of the cylinder spaces 2-5 and the outlet end 20 axially in the pipe 7 and that in Direction of its opening in the cylinder head 6 end 9 opens.

Das Einlaßende 19 der Düse 18 und die Mündungsstelle des Rohres 7 im Zylinderkopf 6 sind so über den Sektor des Zylinderkopfes 6 verteilt, daß diese jeweils gleichzeitig mit einem Zylinderraum 2,5 verbunden sind. Ferner ist der Abstand zwischen der in Trommeldrehrichtung 10 vorderen Auslaßkante 21 des t.uf teinlaßrohres 16 und der rückwärtigen Kante 22 der Mündungsstelle des Endes 9 des Rohres 7.im Zylinderkopf 6 kleiner als der Durchmesser eines Zylinderraumes 2-5.The inlet end 19 of the nozzle 18 and the mouth of the tube 7 in the cylinder head 6 are distributed over the sector of the cylinder head 6, that these each simultaneously with a cylinder space 2.5 are connected. Furthermore, the distance between the front outlet edge 21 of the t.uf teinlaßrohres 16 and 16 in the direction of rotation of the drum 10 the rear edge 22 of the mouth of the end 9 of the tube 7. in the cylinder head 6 smaller than the diameter of a cylinder space 2-5.

Im mittleren Teil des Rohres 7 ist zwischen der Mündung 20 der Düse 18 und der Mündung des Rohres 7 im Zylinderkopf 6 ein den Rohrquerschnitt ausfüllender Zellenkörper 23 angeordnet, der aus einer Vielzahl axialer Kanäle kleinen Durchmessers besteht, die durch Gitterwände, Rohrbündel oder dgl. gebildet sind.In the middle part of the tube 7 is between the mouth 20 of the nozzle 18 and the mouth of the pipe 7 in the cylinder head 6 is arranged a cell body 23 which fills the pipe cross-section and consists of a plurality Axial channels of small diameter, which are formed by lattice walls, tube bundles or the like. Are.

Die erfindunqsqemäße Vorrichtunq arbeitet wie folgt:The device according to the invention works as follows:

Im Bereich des unteren Totpunktes beweaen sich die ZyI inderräum^ .·'-5 an der Einlaßstelle 19 der Düse 18, dem soaenannten "Voraus!ah" vorbei. Dabei wird der Expansionsdruck annähernd auf den Umqebunns-' druck abgebaut. Beim anschließenden überstreichen der Mündungs- ; stellen des Hauptauslaßrohres 17 und des Lufteinlaßrohres 16 erfolg* eine Spülung des zugeordneten Zylinderraumes 2-5 mit Frischluft, · deren überdruck nur so hoch sein braucht, daß er die Strn'munasv i - j derstände beim Spülvorganq überwindet. ·. " . ■In the area of the bottom dead center, the cylinders move past the inlet point 19 of the nozzle 18, the so-called "advance! Ah". The expansion pressure is reduced approximately to the Umqebunns- 'pressure. When you then paint over the mouth; provide the Hauptauslaßrohres 17 and the air inlet tube 16 * successful purging of the associated cylinder chamber 2-5 with fresh air, · which need only be as high overpressure that he Strn'munasv the i - j resistors overcomes at Spülvorganq. ·. ". ■

Kurz bevor die Zylinderräume die Mündunqsste! 1 e des Rohres 7 in; Zylinderkopf 6 erreichen, schließt das Hauptauslaßrohr 17 und die durch das Lufteinlaßrohr 16 eintretende Frischluft strömt, durch I den Zylinderraum 2 um die Kanten 21,22 in d-as Rohr 7 (Fiq. 1). " .Just before the cylinder chambers the mouth! 1 e of the pipe 7 in; Reach cylinder head 6, closes the main exhaust pipe 17 and the fresh air entering through the air inlet pipe 16 flows through I. the cylinder space 2 around the edges 21,22 in the tube 7 (Fiq. 1). ".

Sobald sich für den Zylinderraum 2 der Frischlufteinlaß infolge wei-i terer Drehung der Trommel 1 geschlossen hat (Fiq. 2),öffnet sich iAs soon as the fresh air inlet for the cylinder chamber 2 is due to wei-i ter rotation of the drum 1 has closed (Fiq. 2), i opens

j für ihn der Vorauslaß (Düse 18) und die unter Expansions-Enddruck ^: stehenden Abgase strömen in den rückwärtigen Teil des Rohres 7 in Richtung zum Ende 9. Dabei Dflanzt sich eine Druckwelle mit Schall-; geschwindigkeit im Rohr 7 fort, verdichtet die darin befindliche ; Luft und drückt sie in den Zylinderraum 2 ( sog. Nacheinlaß). Der Druck hat seinen Maximalwert erreicht, wenn sich der Nacheinlaß ; zum Zylinderraum schließt ,und die Abgase verlassen das System : durch das rückwärtige Ende 8 des Rohres 7.j for him the outlet (nozzle 18) and the final expansion pressure ^: standing exhaust gases flow into the rear part of the pipe 7 in the direction of the end 9. Here Dflanzt a pressure wave with sound; speed in the pipe 7 continues, compresses the one located therein; Air and pushes it into the cylinder chamber 2 (so-called post-inlet). The pressure has reached its maximum value when the post-inlet; closes to the cylinder space, and the exhaust gases leave the system: through the rear end 8 of the pipe 7.

Da eine durch eine Leitung laufende Druckwelle an einem offenen Ende negativ, d.h. als Unterdruckwe lie reflektierend wirkt, stellt sich nach dem Schließen des Vorauslasses (Fig. 1) ein Unterdruck . ein, der die Füllung des Nacheinlasses mit Frischluft beaünstiat. ;There is a pressure wave traveling through a conduit at one open end negatively, i.e. has a reflective effect as a negative pressure wave, arises after closing the outlet (Fig. 1) a negative pressure. one that causes the after-inlet to be filled with fresh air. ;

Um die Durchmischung von Abqas und Frischluft im Rohr 7 möq1ichst gering zu halten, ist der Zellenkörner 23 im Rohr 7 vorgesehen, der das Auftreten von qrößeren Wirbelaebieten verhindert. Da durch den Nacheinlaß nur Frischluft mit qerinqem Druck einqeführt wird, ist es ohne Verlust an Wirkungsgrad möglich, durch einen ausreichenden Luftüberschuß sicher zu stellen, daß bei der Aufladunq kein Abaas in die ZyI inderräume gelangt.In order to mix the exhaust gas and fresh air in the pipe 7 as possible to keep low, the cell grain 23 is provided in the tube 7, the the occurrence of larger vortex areas is prevented. Because through the After admission only fresh air is introduced with a high pressure it is possible without a loss of efficiency by a sufficient To ensure excess air that there is no waste when charging gets into the cylinder rooms.

Der Druckanstieg im Nacheinlaß kann motorisch wie folgt ausgenutzt werden:The increase in pressure in the post-inlet can be used as follows in terms of the motor will:

Durch die Aufladung kann die durchgesetzte Luftmenge gesteigert werden, was zugleich eine Erhöhung der Motorleistung bedeutet. Dabei bleibt der Innenwirkungsqrad weitqehend unbeeinflu&t.Charging can increase the amount of air passed through, which at the same time means an increase in engine performance. Included the degree of internal effect remains largely unaffected.

Durch die Nachladung kann ein Teil der Verdichtungsarbeit des Motors eingespart werden, wenn der Winkel für das Schließen des Nacheinlasses soweit in Richtung zum oberen Totpunkt gelegt wird, daß der im Zylinderraum erzielte Druck qleich demjenigen ist, der sich bei freier Verdichtunq vom unt.eren Totounkt aus eingestellt hätte.Reloading can reduce the compression work of the engine can be saved if the angle for closing the post inlet is placed so far in the direction of top dead center that the pressure achieved in the cylinder space is equal to that which is with free compression from the lower dead point.

Da ein Wechsel von Gas und Luft erfolgt, können auch unverqütete Werkstoffe verwendet werden, z.B. Grauguß. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die erfindungsqemäße Vorrichtung ohne zusätzliche bewegte Teile auskommt.Since there is a change of gas and air, non-quenched Materials are used, e.g. gray cast iron. A particular advantage can be seen in the fact that the device according to the invention without additional moving parts.

Claims

PATENT LAWYER "■ ..-. . - ..-- · ■ ..- ■ ·;

DIpI.-Inn. Wolfgang K. Rauh - -. ' . :: -. . . -. -,

KrelelderStr. 35-TGl. (0241) 1512 52. · -Γ-- - .. · ... ".. \." 3315978 D-5100 AACHEN 1

PATENT CLAIMS

Charging device for a rotary piston engine, in particular an axial piston engine, consisting of a large number of cylinder spaces axially arranged in a non-rotating drum with pistons mounted on an inclined drive pulley and a stationary cylinder head with a combustion chamber, as well as inlet and outlet pipes, arranged at one end of the drum that a pipe (7) is arranged parallel to the cylinder head (6), one free end (8) of which is the gas outlet end and the other end (9) in the cylinder head (6) in the path of the cylinder ¹ 'η de spaces ( 2-5) opens, j

that in the direction of rotation (10) of the drum '(1) in front of the mouth of the pipe (7) in the cylinder head (6) and in the path of the j Cylinder spaces (2-5) an air inlet pipe (16) opens, the outlet of which cross-section in the circumferential direction at least over one Cylinder space cross-section extends,

that a nozzle in the direction of rotation (10) of the drum (1) before the Mlindunnsstelle of the air intake pipe (16) in the cylinder head ^(6): (18) is arranged, the inlet end (19) is located in the path of the cylinder spaces (2-5) and the outlet end (20) of which opens axially in the tube (7), but against the direction of the outlet (8) and

that the distance between the in the direction of rotation (10) of the drum (1) front outlet edge (21) of the air inlet pipe. (16) and the rear edge (22) of the mouth of the tube (7) in the cylinder head (6) is smaller than the diameter of a cylinder space (2-5).

Charging device according to AnsDruch 1, characterized in that the inlet end (19) of the nozzle (18) and the opening point of the pipe (7) in the cylinder head (6) are distributed over a sector of the cylinder head (6) in such a way that they are each arranged simultaneously are connected to one of the cylinder spaces (2,3,4 or 5).

3. Auf1adevorrichtunq according to claim 1 or 2, thereby q ek e η η ζ eich η et that in the tube (7) between the nozzle ά us 1 (20) and the mouth point in the cylinder head (6) a cell body filling the tube cross-section ( 23) is provided, which consists of axial channels of small diameter, eg lattice walls, tube bundles or dql. consists.

For Dr.-Ing. / ufric / fi Rohs:

Dipl.-Ing. l ^ öTrqaYig] K. Rauh
PATENT ADVOCATE