DE3840970A1

DE3840970A1 - Rotating piston compressor for supercharging an internal combustion engine

Info

Publication number: DE3840970A1
Application number: DE19883840970
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Schabert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: SCHABERT, HANS-PETER, DIPL.-ING., 8520 ERLANGEN, D
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-06-21

Abstract

A mechanically driven rotating piston compressor (11) with an elongated housing (12), which has cooling devices (13) and contains an elastic, thin-walled piston (41, 42), which is extensively connected to the housing (12) for sealing purposes, is arranged parallel to an internal combustion engine (1) designed as a multicylinder in-line engine, and connected to the said engine for supercharging by way of a plurality of pressure ducts (21-24). A pressure duct (21-24), which contains an injection valve (55) is preferably provided for each cylinder. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Aufladung eines Verbrennungs motors dienenden, mechanisch angetriebenen Rollkolbenver dichter mit einem Gehäuse, das Kühleinrichtungen aufweist und einen elastischen dünnwandigen Kolben enthält, der mit dem Gehäuse zur Abdichtung flächenhaft in Berührung steht.The invention relates to a for charging a combustion motor-serving, mechanically driven roller piston ver denser with a housing that has cooling devices and contains an elastic thin-walled piston, which with the Housing for sealing is in contact.

Ein Rollkolbenverdichter der obengenannten Art ist aus der DE-OS 35 30 436 (VPA 85 P 6 085) bekannt. Sein Gehäuse besitzt im Bereich des Druckraumes Kühlrippen auf der Außenseite. Diese Kühleinrichtung ist nur begrenzt wirksam und kann in vielen Fällen nicht vergrößert werden, z. B. weil der im Motorraum eines Personen-Kraftwagens verfügbare Platz knapp bemessen ist. Ein Weg, die Kühlwirkung auf die Ladeluft zu verstärken, ist der Einsatz eines üblichen Ladeluftkühlers, der zwischen dem Rollkolbenverdichter und dem Verbrennungsmotor in die Verbindungsleitung eingebaut wird. Dieser Weg ist aber aufwendig.A rotary piston compressor of the type mentioned above is from the DE-OS 35 30 436 (VPA 85 P 6 085) known. Its housing has cooling fins on the outside in the area of the pressure chamber. This cooling device is only effective to a limited extent many cases are not enlarged, e.g. B. because in Engine compartment of a passenger car scarce space available is measured. One way to cool the charge air amplify, is the use of a conventional intercooler, the between the rotary piston compressor and the internal combustion engine is installed in the connecting line. But this way is complex.

Die Erfindung geht demgegenüber von der Aufgabe aus, die Küh lung der Ladeluft durch einen neuartigen Aufbau und Betrieb des Rollkolbenverdichters zu verbessern, so daß ein separater Ladeluftkühler wegfallen kann.In contrast, the invention is based on the task of cooling charge air through a new structure and operation to improve the rotary piston compressor, so that a separate Intercooler can be omitted.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Rollkolbenverdichter mit einem langgestreckten Gehäuse parallel zu dem als Reihen mehrzylindermotor ausgebildeten Verbrennungsmotor angeordnet und mit diesem über mehrere Druckkanäle verbunden ist.According to the invention it is provided that the rotary piston compressor with an elongated housing parallel to that as rows Multi-cylinder engine designed internal combustion engine arranged and is connected to it via several pressure channels.

Da die direkten Verbindungsleitungen die Funktion des üblich gewordenen voluminösen Saugverteilers übernehmen, kann dieser entfallen, so daß Platz für eine größere Kühleinrichtung, z. B. für mehr Kühlrippen gewonnen wird. Ferner wird die Kühlung dadurch verbessert daß bei der Erfindung die bisher angestrebte kompakte Bauweise bewußt zugunsten einer lang gestreckten und schlanken Bauweise verlassen wird, mit der der Rollkolbenverdichter raumsparend parallel zu einem Reihen mehrzylindermotor angeordnet wird. Bei einem Motor mit mehreren Zylinderreihen kann der Rollkolbenverdichter zwischen diesen sitzen. Zu der vergrößerten Kühlwirkung dieser Gehäuse geometrie tragen auch die Druckkanäle selbst bei, mit denen der Verdichter mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Dabei hat sich gezeigt, daß die Verwendung mehrerer Druckkanäle trotz des anscheinend größeren Aufwandes zu einer Verbilligung in diesem Bereich führt, weil die einzelnen Druckkanäle sehr einfach, insbesondere geradlinig, gestaltet werden können.Because the direct connecting lines function as usual voluminous suction distributor can take over, this can omitted, so that space for a larger cooling device, e.g. B. is won for more cooling fins. Furthermore, the Cooling thereby improves that in the present invention desired compact design consciously in favor of a long straight and slim construction is left with which the Roller piston compressors parallel to one row to save space multi-cylinder engine is arranged. With an engine with The rotary piston compressor can accommodate several rows of cylinders this sit. The increased cooling effect of this housing geometry is also contributed by the pressure channels themselves, with which the Compressor is connected to the internal combustion engine. Doing It has been shown that the use of multiple pressure channels despite the apparently greater effort to reduce costs in this Area leads because the individual pressure channels are very simple, especially straight, can be designed.

Die Erfindung wird vorteilhaft so verwirklicht, daß ein Druck kanal für jeden Motorzylinder vorgesehen ist. Jeder Druckkanal kann wiederum ein Einspritzventil enthalten, so daß eine schnellwirkende individuelle Regelung möglich ist.The invention is advantageously implemented so that a pressure Channel is provided for each engine cylinder. Every pressure channel can in turn contain an injection valve, so that a fast-acting individual regulation is possible.

Die Druckkanäle sind vorteilhaft an das Gehäuse des Roll kolbenverdichters angegossen. Damit läßt sich bei noch immer fertigungstechnisch einfacher Gehäusegestaltung eine Anzahl von Verbindungs- und Dichtungsstellen vermeiden. Es kann aber auch angebracht sein, bewußt Zwischenstücke zu verwenden, um Justiermöglichkeiten zu erhalten oder um unterschiedliche Roll kolbenverdichter und Verbrennungsmotoren miteinander kombi nieren zu können.The pressure channels are advantageous to the housing of the roll piston compressor cast on. This still allows production-technically simple housing design a number of Avoid connection and sealing points. But it can also appropriate to consciously use spacers to To get adjustment options or to different roll piston compressors and combustion engines combined to be able to kidney.

Für einen Rollkolbenverdichter, dessen Gehäuse mehrere Kolben enthält, ist es zweckmäßig, daß die Kolben in einen gemein samen Drucksammelraum fördern, von dem die Druckkanäle ausgehen. Dieser Drucksammelraum führt zu einer Verringerung der Pulsationen des Ladedruckes. For a rotary piston compressor, the housing of which has several pistons contains, it is appropriate that the piston in a common Promote the pressure accumulation space from which the pressure channels going out. This pressure accumulation space leads to a reduction the pulsations of the boost pressure.

Zur Kühlung des Gehäuses des Rollkolbenverdichters können die schon bekannten Rippen ausreichen. Es ist aber auch möglich, daß das Gehäuse insbesondere im Bereich der Druckkanäle mit einer Wasserkühlung versehen wird. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Rollkolben eine über die gesamte Länge der Ansätze der Druckkanäle führende innere Luftdurchzugskühlung aufweist. Eine solche Kühlung ist angesichts der dünnwandigen Kolben mit großer Oberfläche besonders wirksam. Sie erfordert kaum zusätzlichen Raum, allenfalls für ein Lüfterrad.To cool the housing of the rotary piston compressor, the already known ribs are sufficient. But it is also possible that the housing in particular in the area of the pressure channels is provided with water cooling. It is also advantageous if the roller piston has a full length of the approaches of the pressure channels leading internal air cooling. Such cooling is given the thin-walled pistons particularly effective with a large surface. It hardly requires additional space, at most for a fan wheel.

Als weitere Maßnahme zur Verstärkung der Kühlung für die Lade luft kann eine regelbare Bypass-Leitung am Gehäuse des Roll kolbenverdichters vorgesehen werden. Sie verbindet einen den Druckkanälen zugeordneten Sammelraum mit einer Saugleitung. Mit dieser Bypass-Leitung kann bei niedrigen Lastanforderungen des Verbrennungsmotors der Ladedruck und damit der Leistungs bedarf des Rollkolbenverdichters herabgesetzt werden, so daß auch die Wärmeentwicklung entsprechend verringert ist und das Gehäuse auskühlen kann.As a further measure to increase cooling for the drawer air can be regulated by a bypass line on the housing of the roll piston compressor are provided. It connects you the collecting space assigned to the pressure channels with a suction line. This bypass line can handle low load requirements the internal combustion engine the boost pressure and thus the performance need of the rotary piston compressor be reduced so that also the heat development is reduced accordingly and that The housing can cool down.

Es ist vorteilhaft, eine Armatur in der Bypass-Leitung mit einer Stelleinrichtung für die Kraftstoffzufuhr des Verbren nungsmotors zu koppeln. Hiermit ist eine Anpassung des Lade drucks an das vom Verbrennungsmotor geforderte Drehmoment möglich. Dabei wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors an genähert, aber in sehr einfacher Weise über die momentane Kraftstoffmenge festgestellt. Dies kann kontinuierlich ge schehen, so daß eine stetige Änderung des Ladedrucks vorliegt.It is advantageous to have a fitting in the bypass line a control device for the fuel supply of combustion coupling motor. This is an adjustment of the drawer pressure to the torque required by the internal combustion engine possible. The torque of the internal combustion engine is turned on approximated but in a very simple way about the current one Amount of fuel detected. This can be done continuously happen so that there is a constant change in the boost pressure.

Eine Alternative, vor allem für Dieselmotoren, besteht darin, daß in der Bypass-Leitung eine AUF-ZU-Armatur eingesetzt wird. Mit einer solchen Armatur, z. B. einem Magnetventil oder einem damit gesteuerten Membranventil, kann eine Anpassung des Ladedrucks in zwei Stufen erfolgen. Mit dieser stark verein fachten Ausführungsform läßt sich schon eine erheblich ver ringerte Wärmeentwicklung im Rollkolbenverdichter erzielen, wie noch näher erläutert wird. Dem Magnetventil kann auch ein handbetätigter Schalter zugeordnet sein, um für besondere Fälle, z. B. im Winterbetrieb, den Rollkolbenverdichter ständig betriebsbereit zu haben. Ferner kann der Schalter für das Magnetventil mit einem Kaltstartzug des Verbrennungsmotors verbunden sein, weil damit Startschwierigkeiten und ein stören der Niedrigtemperaturbetrieb vermieden werden können.An alternative, especially for diesel engines, is to that an OPEN-CLOSE valve is used in the bypass line. With such a fitting, e.g. B. a solenoid valve or thus controlled diaphragm valve, an adjustment of the Boost pressure in two stages. With this strong association Fold embodiment can be a considerably ver achieve reduced heat development in the rotary piston compressor, as will be explained in more detail. The solenoid valve can also be a Manual switch can be assigned to for special Cases, e.g. B. in winter, the rotary piston compressor constantly ready to have. Furthermore, the switch for the Solenoid valve with a cold start cable of the internal combustion engine be connected, because with it starting difficulties and a disturbance the low temperature operation can be avoided.

Bei der vereinfachten Regelung des Ladedrucks in nur zwei Stufen sinkt im alltäglichen Fahrbetrieb mit wechselnder Teil last die mittlere Ladelufttemperatur stärker ab, wenn der Lade druck auch im unteren Betriebszustand höher als der Umgebungs luftdruck gehalten wird. Zu diesem Zweck kann die Bypass-Lei tung einen veränderlichen Strömungswiderstand erhalten. Vor teilhaft ist ein Ventil mit einer Schließfeder, deren Kraft den Strömungswiderstand einstellbar bestimmen kann.With the simplified regulation of the boost pressure in just two Steps drop in everyday driving with changing parts relieve the mean charge air temperature more when the charge pressure higher than the ambient even in the lower operating state air pressure is maintained. For this purpose, the bypass lei tion receive a variable flow resistance. Before a valve with a closing spring, the force of which is part can adjust the flow resistance adjustable.

Da die Erfindung vor allem für Einspritzmotoren, insbesondere für Dieselmotoren, besonders geeignet ist, besteht eine vorteil hafte Weiterbildung darin, daß ein Stellglied der regelbaren Bypass-Leitung mit einer Einspritzpumpe des Verbrennungsmotors gekoppelt ist.Since the invention especially for injection engines, in particular for diesel engines, is particularly suitable, there is an advantage adhere to the fact that an actuator of the controllable Bypass line with an injection pump of the internal combustion engine is coupled.

Es ist ferner günstig, wenn parallel zu der Bypass-Leitung eine zu den Druckkanälen führende Leitung mit einer Rück schlagarmatur angeordnet ist. Mit dieser erhält man eine Über brückung des Rollkolbenverdichters, die einen Betrieb des Verbrennungsmotors auch für den Fall sichert, daß der Roll kolbenverdichter außer Betrieb fällt.It is also convenient if parallel to the bypass line a line leading to the pressure channels with a back impact fitting is arranged. With this you get an over bridging the rotary piston compressor, which operates the Internal combustion engine also ensures that the roll piston compressor falls out of operation.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Er findung sind mehrere Armaturenfunktionen an der Bypass-Leitung mit einer einzigen Armatur realisiert. Die verschiedenen Armaturenfunktionen sind z. B. Rückströmung, Mindestdifferenz druck und gesteuertes Schließen. Es ergibt sich ein einfacher Aufbau mit entsprechend geringen Kosten. Dabei kann die Armatur mit einem Dichtsitz des Verdichtergehäuses integriert sein. Sie ist dann zwar ein selbständiger Bauteil, aber trotzdem raum sparend in das Verdichtergehäuse eingebunden und benötigt keine separate Bypass-Leitung.In a particularly advantageous embodiment of the Er There are several valve functions on the bypass line realized with a single fitting. The different Valve functions are e.g. B. backflow, minimum difference pressure and controlled closing. The result is a simple one Construction with correspondingly low costs. The valve can be integrated with a sealing seat of the compressor housing. they is then an independent component, but still space economically integrated and required in the compressor housing no separate bypass line.

Die Kühlwirkung des Rollkolbenverdichters, die einen Ladeluft kühler überflüssig macht, kann noch durch einen besonderen Betrieb des Rollkolbenverdichters unterstützt werden. Zum Beispiel ist es vorteilhaft, wenn der Rollkolbenverdichter bis zu etwa 60% der maximalen Kraftstoffmenge des Verbren nungsmotors je Takt mit höchstens der Hälfte des möglichen Ladeüberdruckes betrieben wird. Dabei kann der Rollenkolben verdichter vorteilhaft mit nur zwei Ladedruckstufen betrieben werden, um eine einfache Regelung zu ermöglichen. Der ver ringerte Ladeüberdruck wird vorteilhaft mit einer verringerten Kraftstoffmenge des Verbrennungsmotors kombiniert. Bezogen auf ein Kraftfahrzeug wird also im Normalbetrieb mit verringertem Ladeüberdruck gefahren. Als Normalbetrieb kann beispielsweise das Fahren in einer Kolonne auf der ebenen Autobahn mit ca. 120 km/h definiert werden. Die volle Rollkolbenverdichter leistung wird dann nur für Höchstgeschwindigkeit oder für Überholvorgänge ausgenutzt. Sie wird demnach nur relativ kurzzeitig benötigt, so daß keine hohe Erwärmung entsteht. Andererseits kann man mit dem Rollkolbenverdichter auch bei Leerlauf des Verbrennungsmotors einen Ladeüberdruck erzeugen. Dies ergibt verbesserte Leerlaufeigenschaften.The cooling effect of the rotary piston compressor, which is a charge air can make cooler superfluous by adding a special one Operation of the rotary piston compressor are supported. To the For example, it is advantageous if the rotary piston compressor up to about 60% of the maximum amount of fuel burned voltage motor per cycle with at most half of the possible Charging pressure is operated. The roller piston can compressor operated advantageously with only two boost pressure levels to allow easy regulation. The ver Wrinkled supercharging pressure is beneficial with a reduced Combined fuel quantity of the internal combustion engine. Related to a motor vehicle is reduced in normal operation Charging overpressure driven. For example, normal operation driving in a column on the flat highway with approx. 120 km / h can be defined. The full rotary piston compressor performance is then only for maximum speed or for Overtaking exploited. Accordingly, it only becomes relative needed for a short time so that no high heating occurs. On the other hand, you can also use the rotary piston compressor Idling the internal combustion engine generate a boost pressure. This results in improved idle performance.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigtFor a more detailed explanation of the invention are based on the Drawing embodiments described. It shows

Fig. 1 einen Rollkolbenverdichter nach der Erfindung mit einem Vierzylinderreihenverbrennungsmotor, Fig. 1 is a rotary piston compressor according to the invention with a four-cylinder internal combustion engine,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Rollkolbenver dichters nach der Erfindung, Fig. 2 is a perspective view of a rolling piston adjuster dichters according to the invention,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Rollkolbenverdichter nach der Erfindung, Fig. 3 shows a cross section through a rotary piston compressor according to the invention,

Fig. 4 eine Einzelheit an einem Rollkolbenverdichter nach der Erfindung und Fig. 4 shows a detail on a rotary piston compressor according to the invention and

Fig. 5 in einem Querschnitt eine Armatur zur Verwendung bei einem Rollkolbenverdichter nach der Erfindung. Fig. 5 in a cross section a fitting for use in a rotary piston compressor according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte Verbrennungsmotor 1 ist ein Vier zylinderreihenmotor. Es handelt sich z. B. um einen Diesel motor mit einem Gesamthubraum von 1,5 l. Der Motorblock 2 hat bei einer Breite von 150 mm eine Länge von 380 mm. Daran ist an der einen Stirnseite ein Kupplungsgehäuse 3 ange flanscht, aus dem die Abtriebswelle 4 herausragt. An der anderen Stirnseite ist auf einem Wellenfortsatz 6 eine Riemen scheibe 7 angeordnet.The internal combustion engine 1 shown in Fig. 1 is a four-cylinder in-line engine. It is e.g. B. a diesel engine with a total displacement of 1.5 l. The engine block 2 has a length of 150 mm and a length of 380 mm. There is a clutch housing 3 is flanged on one end, from which the output shaft 4 protrudes. On the other end a belt pulley 7 is arranged on a shaft extension 6 .

Die Riemenscheibe 7 verbindet über einen Keilriemen 10 den Motor 1 mit einem Rollkolbenverdichter, der als Ganzes mit 11 bezeichnet ist. Der Rollkolbenverdichter 11 besitzt ein Gehäuse 12, das praktisch ebenso lang wie der Motorblock 2 ist. Das Gehäuse 12 trägt Kühlrippen 13. Diese sind beim Ausführungs beispiel quer zur Längsrichtung des Gehäuses 12 angeordnet. Sie können aber auch in der Längsrichtung verlaufen. Die Länge des Gehäuses 12 beträgt 370 mm, der Durchmesser der gestrichelt gezeichneten Zylinderbohrung 14 120 mm.The belt pulley 7 connects the motor 1 to a rotary piston compressor, which is designated as a whole by 11 , via a V-belt 10 . The rotary piston compressor 11 has a housing 12 which is practically the same length as the engine block 2 . The housing 12 carries cooling fins 13 . These are arranged transversely to the longitudinal direction of the housing 12 in the embodiment. However, they can also run in the longitudinal direction. The length of the housing 12 is 370 mm, the diameter of the cylinder bore 14 shown in dashed lines is 120 mm.

Aus der einen Stirnseite des Gehäuses 12 ragt die Antriebs welle 15 mit einer Riemenscheibe 16, über die der Antriebs riemen 10 verläuft. Ferner sitzt auf der Antriebswelle 15 ein Lüfterrad 18.From one end of the housing 12 , the drive shaft 15 projects with a pulley 16 , over which the drive belt 10 extends. Furthermore, a fan wheel 18 is seated on the drive shaft 15 .

Die dem Motor 1 zugekehrte Seite des Gehäuses 12 ist mit vier Druckkanälen 21 bis 24 versehen, die mit dem Gehäuse 12 aus einem Stück bestehen und mit Flanschen 26 mit dem Motorblock 2 so verschraubt sind, daß jedem der Zylinder 27 ein Druckkanal zugeordnet ist. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 12 ist mit einem Flansch 28 eine Saugleitung 29 angebracht, die über eine Stellklappe 30 zu einem Luftfilter 31 führt. Dazwi schen mündet eine Leitung 32 der Kurbelgehäuseentlüftung.The side of the housing 12 facing the engine 1 is provided with four pressure channels 21 to 24 , which consist of the housing 12 in one piece and are screwed to the engine block 2 with flanges 26 so that each of the cylinders 27 is assigned a pressure channel. On the opposite side of the housing 12 , a suction line 29 is attached with a flange 28 , which leads via an adjusting flap 30 to an air filter 31 . In between leads a line 32 of the crankcase ventilation.

Von der Saugleitung 29 geht eine Bypass-Leitung aus, die als Ganzes mit 33 bezeichnet ist. Sie umfaßt eine Bypassdrossel 34 und ein Überdruckventil 35, dessen Überdruckfunktion durch eine Feder 36 angedeutet ist. Parallel zu der Drosselklappe 34 und dem Überdruckventil 35 ist ein Leitungszweig 37 mit einer Rück schlagklappe 38 vorgesehen. Der Anschluß der Bypass-Leitung 33 am Gehäuse 12 des Rollkolbenverdichters führt in einen Druck sammelraum 40, von dem die Druckkanäle 21 bis 24 ausgehen. Außerdem läßt die Fig. 1 erkennen, daß im Zylinder 14 des Ge häuses 12 zwei Rollkolben 41 und 42 angeordnet sind, die um 180° Drehwinkel versetzt zueinander arbeiten.A bypass line extends from the suction line 29 and is designated as a whole by 33 . It comprises a bypass throttle 34 and a pressure relief valve 35 , the pressure relief function of which is indicated by a spring 36 . In parallel to the throttle valve 34 and the pressure relief valve 35 , a line branch 37 with a check valve 38 is provided. The connection of the bypass line 33 to the housing 12 of the rotary piston compressor leads into a pressure collecting chamber 40 , from which the pressure channels 21 to 24 extend. In addition, Fig. 1 shows that in the cylinder 14 of the Ge housing 12 two rolling pistons 41 and 42 are arranged, which work offset by 180 ° to each other.

Aus der Fig. 2 geht hervor, daß die Rippen 13 das Gehäuse 12 über praktisch die gesamte Oberfläche umgeben. Lediglich die Druckkanäle 21 bis 24 ragen daraus hervor. Die Druckkanäle können dadurch zusammengefaßt sein, daß anstelle der in Fig. 1 dargestellten einzelnen Flansche 26 ein gemeinsamer Flansch 26 A vorgesehen ist.From Fig. 2 it can be seen that the ribs 13 surround the housing 12 over practically the entire surface. Only the pressure channels 21 to 24 protrude from it. The pressure channels can be summarized in that a common flange 26 A is provided instead of the individual flanges 26 shown in FIG. 1.

In Fig. 3 ist zu sehen, daß in dem Zylinder 14 die dünnwandigen flexiblen Rollkolben 41 bzw. 42 exzentrisch zur Welle 15 ange ordnet sind. Ihr Durchmesser ist, wie in der eingangs genannten DE-OS 35 30 436 beschrieben ist, so groß, daß die Zylinderwand durch elastische Deformierung bei 46 flächenhaft berührt wird. Die Dichtungsstelle 46 trennt einen Saugraum 48 von einem Druckraum 49 zusätzlich zu einem Schieber 50, der von einer Feder 51 gegen den Rollkolben 41, 42 gepreßt wird. Der Saugraum 48 steht über eine Bohrung 52 mit dem Einlaßraum 32 in Ver bindung, der sich, wie die Fig. 1 zeigt, über praktisch die gesamte Länge des Gehäuses 12 erstreckt. Der Druckraum 49 ist über eine Gruppe von Rückschlagventilen 53 mit dem Drucksammel raum 40 verbunden, in dem auch die Feder 51 angeordnet ist. Von dem Drucksammelraum 40 gehen die Druckkanäle 21 bis 24 aus. Sie haben jeweils einen Durchmesser von z. B. 30 mm. Im Bereich des Flansches 26 führt in jeden Druckkanal 21 bis 24 eine Ein spritzdüse 55. Sie ist in jeden der Druckkanäle 21 bis 24 so eingesteckt, daß der Kraftstoff in den Einlaßbereich des Ver brennungsmotors 1 gespritzt wird.In Fig. 3 it can be seen that in the cylinder 14, the thin-walled flexible rolling pistons 41 and 42 are arranged eccentrically to the shaft 15 . Its diameter is, as described in the aforementioned DE-OS 35 30 436, so large that the cylinder wall is touched at 46 by elastic deformation. The sealing point 46 separates a suction chamber 48 from a pressure chamber 49 in addition to a slide 50 which is pressed by a spring 51 against the rolling piston 41 , 42 . The suction chamber 48 is connected via a bore 52 to the inlet chamber 32 , which, as shown in FIG. 1, extends over practically the entire length of the housing 12 . The pressure chamber 49 is connected via a group of check valves 53 to the pressure collecting chamber 40 , in which the spring 51 is also arranged. The pressure channels 21 to 24 extend from the pressure collecting chamber 40 . They each have a diameter of e.g. B. 30 mm. In the region of the flange 26 leads to an injection nozzle 55 in each pressure channel 21 to 24 . It is inserted into each of the pressure channels 21 to 24 so that the fuel is injected into the inlet area of the internal combustion engine 1 .

In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, daß zwischen dem Saug raum 32 und dem Druckraum 40 des Verdichtergehäuses 12 ein als Ganzes mit 57 bezeichnetes Ventil angeordnet ist. Das Ventil 57 ist ein mehrfunktionales Ventil. Sein Ventilteller 59 ist über einen Stößel 60 entgegen der Wirkung einer Rück stellfeder 61 mit einem Hebel 62 verbunden, der bei 63 ange lenkt ist. Die Leerlaufstellung des Hebels 63 ist bei 62 A gestrichelt gezeichnet. Am freien Ende des Hebels 62 greift ein Bowdenzug 65 an, der zu einem Gaspedal 64 führt oder zu der nicht dargestellten Einspritzpumpe des Verbrennungsmotors 1. Deshalb wird bei einer Vergrößerung der dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Kraftstoffmenge der Ventilteller 59 gegen den vom Gehäuse 12 gebildeten Ventilsitz 66 gedrückt. Damit wird der Kurzschluß zwischen Saugraum 32 und Druckraum 40 versperrt. Eine Pufferfeder 71 ermöglicht es dem Hebel 62, beim weiteren Gasgeben über die Zustellung des Ventils 60 hinaus nach unten zu wandern.In Fig. 4 it is shown schematically that between the suction chamber 32 and the pressure chamber 40 of the compressor housing 12, a valve 57 as a whole is arranged. The valve 57 is a multi-functional valve. His valve plate 59 is connected via a plunger 60 against the action of a return spring 61 with a lever 62 which is deflected at 63 . The idle position of the lever 63 is drawn in dashed lines at 62 A. At the free end of the lever 62 , a Bowden cable 65 engages, which leads to an accelerator pedal 64 or to the injection pump (not shown) of the internal combustion engine 1 . Therefore, when the amount of fuel supplied to the internal combustion engine 1 is increased, the valve plate 59 is pressed against the valve seat 66 formed by the housing 12 . This blocks the short circuit between the suction chamber 32 and the pressure chamber 40 . A buffer spring 71 enables the lever 62 to move downward beyond the delivery of the valve 60 when the accelerator is further depressed.

In den Ventilteller 59 ist ein Rückschlagventil integriert, das von Bohrungen 67 und einer diese überdeckenden Platte 68 gebildet wird. Die Platte 68 steht unter der Wirkung einer Schließfeder 69, die von einem mit dem Ventilteller 59 ver bundenen Zapfen 70 gehalten wird. Der Ventilteller 59 steht ferner unter der Wirkung einer relativ schwachen Schrauben feder 72. Mit dieser wird der Restladedruck für den Leer lauf des Verbrennungsmotors eingestellt. In the valve plate 59 , a check valve is integrated, which is formed by bores 67 and a plate 68 covering these. The plate 68 is under the action of a closing spring 69 which is held by a ver with the valve plate 59 connected pin 70 . The valve plate 59 is also under the action of a relatively weak coil spring 72nd This is used to set the residual boost pressure for idling the internal combustion engine.

Das Ventil 57 kann als Ganzes mit dem Verdichtergehäuse 12 verbunden werden. Zu diesem Zweck wird die Flanschverbindung 74 durch Schrauben 75 geschlossen. In das Gehäuse 12 ist dann nur der Ventilsitz 66 einzuarbeiten. Der als Gehäusedeckel fungie rende Ventilflansch kann gleichzeitig als Anschlußkrümmer für die Saugleitung 29 ausgebildet werden.The valve 57 can be connected as a whole to the compressor housing 12 . For this purpose, the flange connection 74 is closed by screws 75 . Then only the valve seat 66 is to be worked into the housing 12 . The valve flange acting as a housing cover can also be designed as a connecting elbow for the suction line 29 .

In Fig. 5 ist dargestellt, daß die Bypass-Leitung 33 der Fig. 1 mit einem Membranventil 76 realisiert wird. Die Membran 77 steht unter der Wirkung einer Feder 78, so daß eine Rest druckbeibehaltung gewährleistet ist. Der Raum 79 oberhalb der Membran 77 ist mit der Bypassleitung 33 über eine Drossel 80 verbunden. An den Raum 79 ist ferner ein Magnetventil 81 angeschlossen. Über das Ventil 81 kann durch Erregen des Magneten 82 der Raum 79 in den Einlaß 29 entlüftet werden, so daß der Durchgang des Bypasses geöffnet ist. Die Betätigung erfolgt über einen Schalter 83 von Hand. Der Schalter 83 kann auch mit einem nicht dargestellten Kaltstartzug oder mit dem Gaspedal oder der Einspritzpumpe des Verbrennungsmotors 1 gekoppelt sein.In Fig. 5 it is shown that the bypass line is realized 33 of Fig. 1 with a diaphragm valve 76. The membrane 77 is under the action of a spring 78 , so that a residual pressure maintenance is ensured. The space 79 above the membrane 77 is connected to the bypass line 33 via a throttle 80 . A solenoid valve 81 is also connected to the space 79 . Via the valve 81 , the chamber 79 can be vented into the inlet 29 by exciting the magnet 82 , so that the passage of the bypass is open. It is actuated manually via a switch 83 . The switch 83 can also be coupled to a cold start train (not shown) or to the accelerator pedal or the injection pump of the internal combustion engine 1 .

Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, ermöglcht es der Wegfall des Ladeluftkühlers, den Verdichter 11 langgestreckt in Tandemanordnung zu bauen und die einzelnen Zylindereintritte des Verbrennungsmotors 1 direkt mit dem Verdichtergehäuse 12 zu verbinden. Auf diese Weise entfällt der üblich gewordene aufwendige Saugverteiler. Die Saugkanäle können direkt an das Verdichtergehäuse 12 angegossen werden und gegebenenfalls Kraftstoffeinspritzdüsen tragen. Die so entstehende lange und schlanke Anordnung läßt sich leichter neben einem Reihenmotor (mit 4-6 Zyl.) anordnen als eine kurze, kompakte Maschine, weil in der Keilriemenebens des Motors 1 auch noch die Licht maschine, die Kühlwasserpumpe, der Klimakompressor und die Servolenkungspumpe angeordnet werden müssen. As the exemplary embodiments show, the omission of the charge air cooler makes it possible to build the elongated compressor 11 in a tandem arrangement and to connect the individual cylinder inlets of the internal combustion engine 1 directly to the compressor housing 12 . In this way, the elaborate suction distributor that has become customary is eliminated. The suction channels can be cast directly onto the compressor housing 12 and, if necessary, can carry fuel injection nozzles. The resulting long and slim arrangement is easier to arrange next to an in-line engine (with 4-6 cyl.) Than a short, compact machine, because in the V-belt life of engine 1 there is also the alternator, the cooling water pump, the air conditioning compressor and the power steering pump must be arranged.

Die im Verdichter 11 integrierbare Ladeluftkühlung ist not wendigerweise durch die verfügbaren Oberflächen und Temperatur differenzen begrenzt. Wegen der innigen Berührung von Ladeluft und Verdichtergehäuse 12 spielt bei wechselnder Betriebsweise auch die erhebliche Wärmespeicherkapazität des Gehäuses 12 eine wichtige Rolle. Sie wird dadurch aktiviert, daß man den Ladedruck immer dann absenkt, wenn dem Motor 1 nur ein Teil last-Drehmoment abgefordert wird, wie dies inbesondere bei PKW′s sehr häufig der Fall ist. Der zusätzliche Effekt der Temperaturabsenkung beim Rollkolbenverdichter ist erheblich (z. B. im Mittel von 75°C auf 60°C Ladetemperatur bei Fahrt auf einer belebten Autobahn) und nicht ohne weiteres vorher sehbar. Vorteilhaft ist auch die sofort verfügbare Kühl fähigkeit des Rollkolbenverdichters 11 bei kritischen Über holvorgängen, wo das erhöhte Motordrehmoment im wesentlichen einige Sekunden lang zur Beschleunigung (möglichst ohne Gangschalten) benötigt wird.The charge air cooling that can be integrated in the compressor 11 is not necessarily limited by the available surface and temperature differences. Because of the intimate contact between the charge air and the compressor housing 12 and the considerable heat storage capacity of housing 12 plays an important role in changing operation. It is activated by lowering the boost pressure whenever the engine 1 is only required to have a part of the load torque, as is very often the case, particularly in the case of cars. The additional effect of lowering the temperature of the rotary piston compressor is considerable (e.g. on average from 75 ° C to 60 ° C charging temperature when driving on a busy highway) and cannot be predicted easily. Also advantageous is the immediately available cooling ability of the rotary piston compressor 11 in critical overtaking maneuvers, where the increased engine torque is essentially needed for a few seconds to accelerate (if possible without gear shifting).

Eine besonders einfache Form der Bypassarmatur ist das Membran ventil 76 mit Magnetvorsteuerventil 81 nach Fig. 5. Beim Ein schalten des Magneten 82 entlastet das Vorsteuerventil 81 die Membran 77, so daß das Hauptventil öffnet unter der Wirkung des Ladedifferenzdruckes. Die zum Wiederschließen auf die Membran 77 wirkende Schraubenfeder 78 hat zur Folge, daß sich der Lade differenzdruck nicht ganz abbaut, sondern auch bei Leerlauf drehzahl einen Restwert von ca. 0,1 bar behält.A particularly simple form of the bypass valve, the diaphragm valve 76 with magnetic pilot valve 81 of FIG. 5. At A the magnet turn 82 are disengaged, the pilot valve 81, the diaphragm 77 so that the main valve opens under the effect of the loading pressure difference. The coil spring 78 acting on the diaphragm 77 for reclosing has the result that the charging differential pressure does not completely decrease, but also maintains a residual value of approximately 0.1 bar at idle speed.

Dieser Restladedruck ist in folgendem Sinne vorteilhaft:This residual boost pressure is advantageous in the following sense:

Der innerlich berührend abdichtende Rollkolbenverdichter 11 fördert (bei geschlossenem Bypass) während jeder Umdrehung eine annähernd gleichbleibende Luftmasse in den Motor 1 (sehr steile Q-H-Kennlinie). Da der Motor 1 bei steigender Drehzahl diese Menge immer weniger leicht schlucken kann, steigt der Ladeüberdruck tpyisch von 0,3 bar bei Leerlauf (800 Upm) auf 0,9 bar (bei 5000 Upm), ohne daß sich deswegen der Sauer stoffgehalt einer Zylinderfüllung signifikant erhöhen würde. Es ist deshalb nicht sinnvoll, sondern eher schädlich, eine ladedruckabhängige Einspritzmengenbegrenzung (mittels Membran) anzuwenden, wie sie üblich ist bei Dieselmotoren mit Abgas turbolader. Vielmehr wird eine Einspritzpumpe verwendet, deren Einspritzmenge von der Motordrehzahl und vom Gaspedalweg ab hängt. Insbesondere soll die Einspritzmenge je Takt eine Teilmenge von z. B. 70% nicht überschreiten, bevor der Pedal weg einen Teilweg z. B. von 60% nicht erreicht hat. An diesem Punkt würde ein Endschalter wirksam, der das Vorsteuerventil 81 abschaltet und damit das Membranventil 57 (=Bypass) schließt.The internally contacting rotary piston compressor 11 conveys (with the bypass closed) an approximately constant air mass into the engine 1 (very steep QH characteristic curve) during each revolution. Since the engine 1 can swallow this amount less and less with increasing speed, the charging pressure typically increases from 0.3 bar at idle (800 rpm) to 0.9 bar (at 5000 rpm) without the oxygen content of a cylinder filling would significantly increase. It is therefore not sensible, but rather harmful, to use a boost pressure-dependent injection quantity limitation (by means of a membrane), as is customary in diesel engines with exhaust gas turbochargers. Rather, an injection pump is used, the injection quantity of which depends on the engine speed and the accelerator pedal travel. In particular, the injection quantity per cycle should be a subset of z. B. Do not exceed 70% before the pedal part way z. B. has not reached 60%. At this point, a limit switch would be effective, which switches off the pilot valve 81 and thus closes the diaphragm valve 57 (= bypass).

Claims

1. For charging an internal combustion engine, mechanically driven rotary piston compressor with a housing which has cooling devices and contains an elastic thin-walled piston which is in surface contact with the housing for sealing, characterized in that the rotary piston compressor ( 11 ) with an elongated housing ( 12 ) arranged parallel to the internal combustion engine ( 1 ) designed as an inline multi-cylinder engine and connected to it via a plurality of pressure channels ( 21-24 ).

2. A rotary piston compressor according to claim 1, characterized in that a pressure channel ( 21-24 ) is provided for each engine cylinder.

3. A rotary piston compressor according to claim 2, characterized in that each pressure channel ( 21-24 ) contains an injection valve ( 55 ).

4. A rotary piston compressor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressure channels ( 21-24 ) are molded onto the housing ( 12 ).

5. A rotary piston compressor according to one of claims 1 to 4, wherein the housing contains a plurality of pistons, characterized in that the pistons ( 41 , 42 ) convey into a common pressure collecting chamber ( 40 ) from which the pressure channels ( 21-24 ) originate .

6. A rotary piston compressor according to claim 5, characterized in that the housing ( 12 ) is provided with additional water cooling, in particular in the region of the pressure channels ( 21-24 ).

7. A rotary piston compressor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rotary piston ( 41 , 42 ) has an internal air passage cooling system which leads over the entire length of the lugs of the pressure channels ( 21-24 ).

8. A rotary piston compressor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing ( 12 ) is provided with an adjustable bypass line ( 33 ) which has a collecting space ( 40 ) associated with the pressure channels ( 21-24 ) with a suction line ( 29 ) connects.

9. A rotary piston compressor according to claim 8, characterized in that the bypass line ( 33 ) has a variable flow resistance to generate a minimum differential pressure; preferably a valve ( 76 ) with a closing spring ( 78 ).

10. A rotary piston compressor according to claim 8 or 9, characterized in that an armature ( 57 ) in the bypass line ( 33 ) is coupled to an actuating device for the fuel supply to the internal combustion engine ( 1 ) ( Fig. 4).

11. A rotary piston compressor according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the bypass line ( 33 ) contains a solenoid valve ( 81 ) or a diaphragm valve controlled therewith ( 76 ), which has at least one limit switch ( 83 ) depending on the travel the rule is controlled.

12. A rotary piston compressor according to one of claims 8 to 11, characterized in that the solenoid valve ( 81 ) is associated with a manually operated switch ( 83 ).

13. A rotary piston compressor according to claim 11 or 12, characterized in that the switch ( 83 ) for the solenoid valve ( 81 ) is connected to a cold start train of the internal combustion engine.

14. A rotary piston compressor according to one of claims 8 to 13, characterized in that an actuator of the controllable bypass line ( 33 ) is coupled to an injection pump of the internal combustion engine.

15. A rotary piston compressor according to one of claims 8 to 14, characterized in that parallel to the bypass line ( 33 ) one of the pressure channels ( 21-24 ) leading line ( 37 ) with a check valve ( 38 ) is arranged.

16. A rotary piston compressor according to one of claims 9 to 15, characterized in that a plurality of valve functions (backflow, minimum differential pressure, controlled closing) are realized with a valve ( 57 ) ( Fig. 4).

17. A rotary piston compressor according to one of claims 9 to 16, characterized in that the fitting ( 57 ) is integrated with a sealing seat of the compressor housing ( 12 ).

18. Procedure for operating the rotary piston compressor according to one of claims 1 to 17, characterized ge indicates that the rotary piston compressor ever Stroke up to about 60% of the maximum fuel quantity of the Ver internal combustion engine with at most half of the possible Charging pressure is operated.

19. The method according to claim 18, characterized ge indicates that the rotary piston compressor with two boost pressure levels is operated.

20. The method according to claim 18 or 19, characterized characterized in that the reduced loading over pressure with a reduced amount of fuel of combustion motors is combined.

21. The method according to claim 18, 19 or 20, characterized in that with the Roller piston compressors even when the internal combustion engine is idling a charge overpressure is generated.