DE3539285A1 - Schraubenlader mit innenkuehlung - Google Patents
Schraubenlader mit innenkuehlungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
- F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
- F02B33/36—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
- F04C29/0007—Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating
Description
Die Erfindung betrifft einen Schraubenkompressor zur
Aufladung von Verbrennungsmotoren.
Die Abgasturboaufladung von Verbrennungsmotoren ist heute
Stand der Technik.
Dennoch weisen Abgasturbolader (ATL) und mechanisch
angetriebene Turbolader (TL) eine Reihe von Problemen
auf:
- - Die Betriebsgrenze ist durch die Pumpgrenze des Verdichters gegeben;
- - sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten sind namentlich bei Radialrädern notwendig;
- - bei kleineren Motorleistungen werden nur mäßige Wirkungsgrade vor allem im Teillastbereich erreicht;
- - separate Ladeluftkühler bei höheren Ladedruckverhält nissen verteuern die Ladeeinheit und erhöhen das Bauvolumen;
- - eine mit der Motordrehzahl steil ansteigende Betriebskennlinie, die sich bei Hochdruckaufladung und hohen Drehzahlen ungünstig auf das Drehmoment verhalten des Verbrennungsmotors auswirkt, kann nur mit aufwendigen Maßnahmen (Stoß-Aufladung, Abblasen von Abgasen oder Luft, Ladedruckregelung) verbessert werden.
Schraubenkompressoren als Lader (SL) weisen demgegenüber
eine Reihe von Vorteilen auf:
- - keine Pumpgrenze als Verdrängermaschine;
- - hohe Wirkungsgrade noch bei kleinen Motorleistungen;
- - hohe Teillastwirkungsgrade;
- - eine mit der Motordrehzahl flach verlaufende Betriebskennlinie, die nur gering von der Motordrehzahl abhängt;
- - hohes Beschleunigungsverhalten durch vergleichsweise kleines polares Massenträgheitsmoment.
Bei trockenlaufenden Schraubenladern sind jedoch noch
mehrere Nachteile der Turbolader vorhanden.
Erfindungsgemäß wird daher ein innengekühlter Schrauben
lader vorgeschlagen, der solche Probleme nicht aufweist
und mit niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten (15 ÷ 60 ms-1 )
betrieben werden kann, ermöglicht durch die dichtende
Wirkung der Kühlflüssigkeit zwischen Schraubenrotor
und Gehäuse.
Bei "normalen" Ladedruckverhältnissen kann auf Ladeluft
kühler verzichtet werden, während für sehr hohe Lade
druckverhältnisse (bei π = 5) mäßige Kühlkapazitäten
notwendig sind.
Durch Änderung der Kühlfluidmasse kann der mittlere
Polytropenexponent den Betriebsbedingungen angepaßt
werden, z. B. zur Erleichterung der Zündung.
Als Einspritzflüssigkeit wird für Dieselmotoren Diesel
kraftstoff gewählt, der so im Schraubenlader vorgewärmt,
in den Motorbrennraum eingespritzt wird. Bei einem
Laderdruckverhältnis von πL = 3,5 erreicht der adiabate
Turboverdichter, je nach Wirkungsgrad und Eintritts
temperatur, Austrittstemperaturen von t 2 = 170 ÷ 220°C.
Am Austritt des Schraubenladers können bei gleichem
Druckverhältnis Temperaturen von t 2 < 70°C erreicht
werden. Ein Ölkühler ist nur notwendig, wenn der
Schraubenlader mit unbeschichteten Rotoren, quasi
konventionell, betrieben werden soll.
Je nach Schaltung des ASL können Anfahrventile und eine
mechanische Trennung der gesamten Ladeeinheit vom Motor
vorgesehen werden, um den Startvorgang zu erleichtern
bzw. erst zu ermöglichen.
Der in der Patentfigur dargestellte SL wird über ein
Getriebe vom Motor angetrieben, beide stehen in einem
festen Drehzahlverhältnis zueinander. Dadurch ergeben
sich feste Zuordnungen von Motor- zu Laderdrehzahlen.
Die Auslegung des SL erfolgt auf den Motornennbe
triebspunkt, für alle anderen Drehzahlen ergibt sich
dann die Lader-Betriebskennlinie. Der spezifische
Kraftstoffverbrauch des Motors wird in dem innenge
kühlten SL weniger ansteigen als mit einem trocken
laufenden adiabaten Lader.
Das Getriebe kann auch zur Veränderung der Drehzahlver
hältnisse als Schaltgetriebe oder Strömungsgetriebe
ausgebildet sein.
Es ist auch in bestimmten Fällen möglich, einen direkten
Antrieb ohne Zwischenschaltung eines Getriebes durchzu
führen. Dies ist der Fall, wenn die Motordrehzahl des
Verbrennungsmotors und des Laders gleich sind.
Claims (5)
1. Schraubenkompressor zur Aufladung von Verbrennungs
motoren,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schraubenkompressor innengekühlt ist.
2. Schraubenkompressor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenkühlung durch Einspritzen eines
Fluids erfolgt.
3. Schraubenkompressor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Einspritzfluid Kraftstoff verwendet wird.
4. Schraubenkompressor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eingespritzte Kraftstoff nach seiner
Vorwärmung im Verdichtungsraum des Schrauben
kompressors dem Brennraum des Verbrennungsmotors
zugeführt wird.
5. Schraubenkompressor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Polytropenexponent der Verdichtung
im Schraubenkompressor durch Variation des Kühl
fluidmassenstroms den Betriebsbedingungen des
Verbrennungsmotors angepaßt werden kann.
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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-
1985
- 1985-11-06 DE DE19853539285 patent/DE3539285A1/de not_active Withdrawn
-
1986
- 1986-08-23 EP EP86111705A patent/EP0222989A1/de not_active Withdrawn
- 1986-11-05 JP JP26207186A patent/JPS62118089A/ja active Pending
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Also Published As
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JPS62118089A (ja) | 1987-05-29 |
EP0222989A1 (de) | 1987-05-27 |
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