DE4034341A1

DE4034341A1 - Verfahren und einrichtung zum betreiben einer gasdynamischen druckwellenmaschine

Info

Publication number: DE4034341A1
Application number: DE19904034341
Authority: DE
Inventors: Andreas Mayer; Josef Perewusnyk; Lebius Matthews
Original assignee: COMPREX AG BADEN
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1991-05-23
Anticipated expiration: 2010-10-30
Also published as: CH681738A5; JPH03175114A; DE4034341C2; JP2935559B2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer gasdynamischen Druckwellenmaschine, welcher einer Verbren nungsmaschine zu Aufladezwecken über einen Hochdruckluftka nal Ladeluft zuführt und bei welcher das von der Verbren nungsmaschine ausgestoßene Abgas sowohl unmittelbar über einen Hochdruckgaskanal dem Druckwellenprozeß zugeleitet wird als auch über einen vom Hochdruckgaskanal abzweigenden Zufluß in eine Gastasche einströmen kann.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durch führung des Verfahrens mit einer Druckwellenmaschine mit einem oder mehreren Zyklen, welche Druckwellenmaschine ein Gasgehäuse und ein Luftgehäuse aufweist, mit einem zwischen diesen beiden Gehäusen eingeschlossenen Rotorgehäuse mit einem Zellenrotor, wobei im Gasgehäuse und im Luftgehäuse Haupt- und Hilfskanäle für die Zufuhr und die Abfuhr von Hochdruck- und Niederdruckabgas beziehungsweise von Nieder druck- und Hochdruckluft vorgesehen sind, wobei die Hauptkanäle aus einem Niederdruckluftkanal und einem Hoch druckluftkanal im Luftgehäuse sowie aus einem Hochdruckgas kanal und einem Niederdruckgaskanal im Gasgehäuse bestehen und einer der Hilfskanäle eine Gastasche ist, die an der dem Zellenrotor zugekehrten Stirnseite des Gasgehäuses vorgese hen ist, welche Gastasche, in Drehrichtung des Rotors gese hen, hinter dem Hochdruckgaskanal liegt und über einen Zufluß mit dem Hochdruckgaskanal verbunden ist, wobei ein Steuerorgan den Zufluß zur Gastasche steuert und hierzu in Wirkverbindung mit einer Druckdose steht.

Stand der Technik

Bei einem gasdynamischen Druckwellenlader zur Aufladung von Fahrzeugverbrennungsmotoren ist die Regelung des Ladeluft drucks wegen des breiten Motordrehzahlbereiches vorteilhaft. Bekannt ist deswegen die Anwendung eines Abgasbypasses mit einem mediumgesteuerten Absperrorgan. Der Druckwellenlader wird in diesem Fall derart ausgelegt, daß der theoretisch erreichbare Ladedruck bei der maximalen Motordrehzahl ohne Abblasen von Abgas oberhalb der zulässigen Ladedruckgrenze liegt. Um jedoch unterhalb der zulässigen Ladedruckgrenze zu bleiben, muß ein Teil der Abgase ab einer bestimmten Motor drehzahl abgeblasen werden. Diese Art der Regelung hat einen positiven Einfluß auf den Verlauf des verfügbaren Motor drehmomentes sowie des Brennstoffverbrauches, insbesondere bei den Motoren, die nicht überwiegend bei höheren Drehzah len betrieben werden.

Bei konventionellen Druckwellenmaschinen für die Aufladung von Verbrennungsmotoren ist im Gasgehäuse zwischen jedem Hochdruckgaskanal und Niederdruckgaskanal eine sogenannte Gastasche vorgesehen, in die ein Teil des aus dem Motor ausgestoßenen Hochdruckabgasstromes hinein abgezweigt wird. Im Zusammenwirken mit einer im Luftgehäuse angebrachten sogenannten Expansionstasche wird dadurch die Niederdruck spülung, d. h. das Ausspülen der entspannten Abgase aus den Zellen des Rotors, verbessert. Denn eine gute Niederdruck spülung hat eine verminderte Abgasrezirkulation zur Folge, d. h., das Eindringen von Abgas in die Verbrennungsluft wird reduziert. Eine große Abgasrezirkulation im Leerlaufbereich würde beispielsweise den gleichmäßigen Lauf des Motors beeinträchtigen.

Für die Anspeisung der Gastasche kennt man zwei Möglichkei ten: die einfachere besteht in einem schmalen Verbindungska nal zwischen dem Hochdruckgaskanal und der Gastasche an der dem Rotor zugewandten Stirnseite des Gasgehäuses. In diesem Fall herrscht in der Gastasche der im Hauptstrom vorhandene statische Druck, und diese Anspeisung wird deshalb statische Anspeisung der Gastasche genannt. Die zweite Möglichkeit ist die sogenannte Totaldruckanspeisung, bei der aus dem Hoch druckgaskanal vor dessen Einmündung in den Rotorraum ein Gastaschenkanal in die Gastasche hinein abzweigt. Dabei liegt der Gastaschenkanal derart, daß der abgezweigte Gas strom gegenüber der Richtung des Hauptstromes nur geringfü gig abgelenkt wird und in der Gastasche folglich neben dem statischen Druck auch der Staudruck aus der Gasgeschwindig keit zur Wirkung gelangt. Bei einer aus der EP-PS 00 39 375 bekannten Einrichtung dieser Art mit Totaldruckanspeisung wird die Steuerung des Gastaschenzuflusses und damit der Aufteilung des Hochdruckabgasstromes durch eine Bimetall klappe zu erreichen versucht. Diese Art der Steuerung erlaubt indes keine ideale Betätigung der Klappenstellung, wie sie der Motor in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszu stand erfordern würde. Dies unter anderem deshalb, weil die Klappenverformung nur verzögert auf Temperaturänderungen anspricht.

Ein Verfahren und eine Einrichtung mit allen eingangs erwähnten Verfahrensschritten und Elementen ist bekannt aus der EP-PS 00 80 741. Dort ist zwischen dem Hochdruckgaskanal und dem Niederdruckgaskanal ein Abgasbypass angeordnet. Die ser kann mittels einer über eine Druckdose betätigte, mediengesteuerte Klappe geöffnet oder versperrt werden. Bei geschlossener Klappe bezieht die Gastasche ihre Energie aus dem obenerwähnten schmalen Verbindungskanal; bei offener Klappe wird über ein stromabwärts der Klappe in der Bypass- Kernströmung angeordnetes sondenförmiges Entnahmerohr ein Teil des Hochdruckgases in die Gastasche geleitet. Bei die ser Lösung kann zumindest ein Teil des abgeblasenen Hoch druckgases rekuperiert werden.

Darstellung der Erfindung

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Auf gabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der ein gangs genannten Art zu schaffen, mittels denen Abgasverluste vollständig vermieden werden und die auch bei Verbrennungs maschinen, welche nicht über von einem Prozeßrechner kenn feldgesteuerte Verstellmittel verfügen, Anwendung finden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß unter Ver meidung einer Gasabblasung vom Hochdruckgaskanal in die At mosphäre

- im Stillstand und im Notbetrieb der Verbrennungsma schine der Gastaschenzufluß mittels Federmitteln ganz ge öffnet wird;
- während und nach dem Starten, im Leerlauf sowie bei tiefen Lasten der Verbrennungsmaschine der Gastaschenzu fluß offengehalten wird;
- bei Lastaufnahme der Verbrennungsmaschine mittels ersten pneumatischen Mitteln der Gastaschenzufluß in Abhän gigkeit der Last stetig geschlossen wird;
- im Teillastbereich der Verbrennungsmaschine, im oberen Leerlauf-Drehzahlbereich sowie im unteren bis mittle ren Vollast-Drehzahlbereich durch permanentes Anliegen der ersten pneumatischen Mittel der Gastaschenzufluß ganz ge schlossen wird;
- und daß im oberen Teillastbereich der Verbren nungsmaschine und im Vollast-Drehzahlbereich mittels zweiten pneumatischen Mitteln der Gastaschenzufluß aufgesteuert wird.

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die mit dem Steuerorgan des Gasta schenzuflusses in Wirkverbindung stehende Druckdose sowohl mit ersten als auch mit zweiten pneumatischen Mitteln beaufschlagt ist, wobei Federmittel in der Druckdose auf das Steuerorgan in einer den Zufluß zur Gastasche öffnenden Richtung wirken.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Erläutert wird die Erfindung anhand eines Dieselmotors, der mittels einer gasdynamischen Druck wellenmaschine aufgeladen ist. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer an einem auf geladenen Verbrennungsmotor angeordneten Betäti gungsvorrichtung in Form einer Druckdose;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Druckdose und des zu verstellenden Steuerorgans;

Fig. 3 ein Diagramm, das in vereinfachter Form den Hub des Steuerorgans in Abhängigkeit vom Betriebszu stand der Verbrennungsmaschine zeigt;

Fig. 4 das Betriebskennfeld einer Verbrennungsmaschine.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszei chen versehen. Erfindungsunwesentliche Teile des Druckwel lenladers, wie beispielsweise Welle, Lagerung, Antrieb usw. sind weggelassen. Die Strömungsrichtungen der Arbeitsmittel sind mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Der grundsätzliche Aufbau eines Druckwellenladers und dessen genaue Struktur kann der Druckschrift CH-T 1 23 143 der Anmelderin entnommen werden. Der in Fig. 1 gezeigte Druck wellenlader 11 ist der Einfachheit halber als eine Einzy klus-Maschine dargestellt, was sich dadurch ausdrückt, daß das Gehäuse 4, 4′ an den den Stirnflächen des Rotors 5 zuge kehrten Seiten mit je einer Hochdruck- und einer Nieder drucköffnung, in welche jeweils die Hauptkanäle münden, ver sehen ist. Die heißen Abgase des Verbrennungsmotors 1 tre ten durch den Abgassammler 2 und den Hochdruckgaskanal 9 in den mit axialgeraden, beidseitig offenen Rotorzellen 6 ver sehenen Rotor 5 des Druckwellenladers 11 ein. Sie expan dieren darin und verlassen den Rotor über den Niederdruck gaskanal 10 und die nicht gezeigte Auspuffleitung in die Atmosphäre. Auf der Luftseite wird atmosphärische Luft ange saugt, strömt über den Niederdruckluftkanal 7 axial in den Rotor ein, wird darin verdichtet und verläßt ihn als Lade luft über den Hochdruckluftkanal 8 und den Ladeluftvertei ler 3 zum Verbrennungsmotor 1 hin.

Zum Verständnis des eigentlichen, äußerst komplexen gasdy namischen Druckwellenprozesses, welcher nicht Erfindungsge genstand ist, wird auf die schon genannte Druckschrift CH-T 1 23 143 der Anmelderin verwiesen. Der für das Verständnis der Erfindung notwendige Prozeßablauf wird nachstehend kurz erläutert:

Das aus den Rotorzellen 6 bestehende Zellenband ist die Ab wicklung eines Zylinderschnittes durch den Rotor 5 auf hal ber Zellenhöhe. Das Zellenband bewegt sich bei Drehung des Rotors in Pfeilrichtung nach oben. Die Druckwellenvorgänge laufen im Inneren des Rotors 5 ab und bewirken im wesentli chen, daß sich ein gasgefüllter Raum und ein luftgefüllter Raum bilden. In ersterem entspannt sich das Abgas und ent weicht dann in den Niederdruckgaskanal 10, während im zwei ten ein Teil der angesaugten Frischluft verdichtet und in den Hochdruckluftkanal 8 ausgeschoben wird. Der verbleibende Frischluftanteil wird durch den Rotor 5 in den Niederdruck gaskanal 10 überspült und bewirkt damit den vollständigen Austritt der Abgase.

Als Hilfskanäle sind folgende Aussparungen in den Gehäusen 4, 4′ vorhanden: Zwischen dem Hochdruckgaskanal 9 und dem Niederdruckgaskanal 10 ist im Gasgehäuse 4′ eine Gastasche 12, in welche ein Teil des Hochdruckgases geleitet werden kann, angeordnet. Im Zusammenwirken mit einer im Luftgehäuse 4 angeordneten Expansionstasche 14 vermag diese Gastasche 12 die Niederdruckspülung zu verbessern. Weiter ist im Luftge häuse 4 eine Kompressionstasche 15 angeordnet für die Vor kompression der Ladeluft bei tiefen Drehzahlen.

Ein Zufluß 13 verbindet die Gastasche 12 mit dem Hochdruck gaskanal 9. An seiner Abzweigung ist dieser Zufluß 13 mit einem mediumgesteuerten Steuerorgan 50 versehen. Unterhalb der Regelgrenze wird das Steuerorgan 50 während des Betriebes durch eine in einer Betätigungsvorrichtung - im folgenden Druckdose 60 genannt - angeordnete, vorgespannte (später beschriebene) Stellfeder 102 (Fig. 2) geschlossen gehalten. In Öffnungsrichtung des Steuerorgans 50 wirkt der Gasdruck im Hochdruckgaskanal 9 sowie der zur Druckdose 60 durch eine Regeldruckleitung 16 führende Regeldruck. Der Regeldruck, hier der im Hochdruckluftkanal 8 herrschende Ladedruck, ist eine Funktion des Abgasdruckes bzw. der Motordrehzahl oder der Motorlast. Der Verlauf des Regeldruckes ist je nach Aus legung des Druckwellenladers verschieden.

Es ist deshalb schwierig, den gewünschten Öffnungspunkt des Steuerorgans 50 konstruktiv eindeutig zu bestimmen. Es kann vorkommen, daß das Steuerorgan 50 unterhalb der Regelgrenze Leckage aufweist, d. h., daß die in Funktion zueinander ste henden Kräfte in der Öffnungsrichtung größer als die Vor spannkraft der Feder 102 (Fig. 2) sind.

Um die Einbauverhältnisse am Motor zu verbessern, ist es notwendig, daß die Druckdose 60 so klein wie möglich ist. Es treten dann folglich kleine Kräfte sowohl in Öffnungs richtung als auch in Schließrichtung auf. Eine allzu kleine Schließkraft ist aber problematisch, weil sie durch äußere Einflüsse, z. B. Reibung und Vibrationen, schnell auf Null abgebaut werden kann. Das Steuerorgan 50 kann dann wegen solchen äußeren Einflüssen zu früh öffnen. Um das zu ver hindern, ist eine bestimmte Schließkraft im ganzen Bereich der niedrigen Motordrehzahlen bis unmittelbar unter die La dedruckgrenze erforderlich. Damit ist zum Ausdruck gebracht, daß die genaue Kenntnis der Federcharakteristik und das einwandfreie Funktionieren der Feder 102 von großer Bedeu tung ist. Wichtig ist dies inbesondere dann, wenn der Druckdose 60 beispielsweise ein (nicht dargestelltes) Vor steuerventil in der Regeldruckleitung 16 vorgeschaltet ist, über das die Membran 100 des Organs 60 bei einer bestimmten Motordrehzahl schlagartig mit dem vollen Ladedruck beauf schlagt werden kann.

In Schließrichtung des Steuerorgans 50 wirkt ein zweiter zur Druckdose 60 durch eine Regeldruckleitung 17 führender Regeldruck. Es handelt sich bei dem in dieser Leitung 17 herrschenden Druck um das Bordvakuum. Wird die Dose 60 nicht mit diesem Vakuum beschlagt, so wird das Steuerorgan 50 durch eine weitere, in der Druckdose angeordnete, vorge spannte (später beschriebene) Stellfeder 83 (Fig. 2) in der Offenstellung gehalten.

Die Druckdose 60 nach Fig. 2 weist ein zylindrisches, metal lisches Gehäuse auf. Es besteht im wesentlichen aus einer oberen Gehäusehälte 61 und einer unteren Gehäusehälfte 62. Die obere Hälfte hat einen Druckanschluß 63 für die Regel druckleitung 16, die untere Hälfte eine Entlüftungsbohrung 64 zur Atmosphäre hin. Die Gehäuseteile sind jeweils mit Flanschen 61′, 62′ versehen, zwischen denen die kreisförmige Membran 100 eingespannt ist. Diese Membran ist aus flexiblem, beispielsweise elastomerem Material gefertigt. Sie unterteilt das Gehäuse in eine obere Kammer 65 und eine untere Kammer 66.

Die Membran 100 ist vorgeformt und auf eine Kolbenwanne 67 aufgesetzt. Diese ist in der unteren Kammer 66 angeordnet. Ihr Durchmesser ist kleiner als jener des Gehäuses (61, 62) und jener der Membran 100, so daß keine Behinderung der Mem bran bei deren Bewegung auftritt. Die Kolbenwanne 67 ist über einen Kolben 101 gestülpt. Die Membran ist durch die eigentliche Stellfeder 102, hier eine schraubenförmige Druckfeder, die sich über einen Kragen des Kolbens 101 im Innern der Kolbenwanne 67 abstützt, nach oben vorgespannt. Im nicht beaufschlagten Zustand liegt die Membran 100 an einem Anschlag 68 im Deckel des oberen Gehäuseteils 61 an.

Während des Maschinenbetriebes liegt eine Betätigerstange 58 mittelbar, d. h. über den Kolben 101 an der Unterseite der Kolbenwanne 67 am Anschlag. Die Stange 58 durchdringt den Boden 69 der unteren Gehäusehälfte 62 durch eine Bohrung und ist an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Ende mit einem Schraubgewinde 56 versehen. Nach Fig. 2 ist die Betätiger stange 58 über dieses Gewinde 56 mit einer Stangenverlänge rung 55 verbunden. Diese greift über ein Hebelsystem 54 am Steuerorgan 50 an.

Da die Stange 58 überdies geführt werden muß, ist im Boden 69 der unteren Gehäusehälfte 62 eine eine Auslenkung zulas sende, schwenkbare Durchführung angeordnet. Das Führungsele ment für die Betätigerstange 58 besteht aus einer länglichen Büchse 70. Die Schwenkbarkeit wird erreicht durch einen ku gelförmig ode ballig ausgeführten Sitz 71 am unteren Büch senende. Damit liegt die Büchse in einer Wanne 72 ein, die ihrerseits im abgebogenen Boden 69 eingelötet ist. In ihren Sitz wird die Büchse angedrückt durch zweite Federmittel, hier eine konische Schraubenfeder 73. Zur Bildung von Stütz stellen 74 für die konische Schraubenfeder 73 ist der Wan nenrand beispielsweise an vier Stellen des Umfangs einge knickt.

Ein zweites Kolben/Zylindersystem befindet sich innerhalb der Druckdose 60. Die Innenwandung des hohlen Kolbens 101 bildet hierzu die Zylinderwand. Die Betätigerstange 58 ist mit einem Kolben 80 versehen, der mittels einer K-Dichtung gegen die Zylinderwand dichtet. In dem so gebildeten zweiten Kolbenraum 81 ist eine vorgespannte Stellfeder 83 unterge bracht, welche, wie oben ausgeführt, auf die Betätigerstange 58 in einer das Steuerorgan 50 öffnenden Richtung wirkt.

Um den Kolbenraum beaufschlagen zu können, ist die Betäti gerstange 58 hohl ausgeführt und oberhalb des Kolbens 80 ist ein Durchlaß 82 zum Kolbenraum hin angebracht. Außerhalb der Druckdose 60 ist die Betätigerstange oberhalb des Schraubgewindes 56 mit einem Druckanschluß 57 für die Re geldruckleitung 17 versehen.

Über das bloß schematisch dargestellte Hebelsystem 55/54 wird die Kolbenstange 53 des Steuerorgans 50, hier ein Kol benschieber, verstellt. Die Stange durchsetzt im Gasgehäuse 4′ den Niederdruckgaskanal 10 und den Hochdruckgaskanal 9 und reicht bis in den Anfang der beiden (für eine zweizykli sche Maschine) Zuflüsse 13 zu den Gastaschen 12. Der Kolben schieber 50 ist in seiner offenen Stellung zwischen Rippen 52 geführt, die sich quer durch die Zuflüsse 13 hindurch er strecken.

Folgendermaßen wirkt die Erfindung:

- Beim Stillstand der Verbrennungsmaschine und somit der Druckwellenmaschine sind die Regeldruckleitungen 16 und 17 drucklos. Die Stellfeder 102 drückt über den Kolben 101 die Membran 100 gegen den Anschlag 68. Die Stellfeder 83 schiebt den Kolben 80 mitsamt der Betätigerstange 58 nach unten, wo durch über das Hebelsystem 55, 54, 53 das Stellorgan den Zu fluß 13 zur Gastasche 12 freigibt. Damit sind die Bedingun gen für den einwandfreien Druckprozeß beim Start und in der Leerlaufphase geschaffen. Dies gilt im übrigen auch für den Notbetrieb im Falle einer Havarie, womit die Heimkehr des mit der Verbrennungsmaschine versehenen Fahrzeuges aus eige ner Kraft ermöglicht wird.
- Beim Start und beim Leerlauf der Verbrennungsmaschine reicht der Ladedruck in der Regeldruckleitung 16 selbstver ständlich nicht aus, um die Membran 100 nach unten zu bewe gen. Das Vakuum ist noch nicht freigegeben, so daß immer noch die Stellfeder 83 den Kolben 80 nach unten drückt und somit der Gastaschenzufluß offen bleibt.
- Bei der eigentlichen Lastaufnahme der Verbrennungsma schine wird nunmehr der Kolbenraum 81 mit dem Vakuum beauf schlagt, wodurch sich die Betätigerstange gegen die Feder kraft der Stellfeder 83 nach oben bewegt und somit den Zu fluß 13 im Gasgehäuse 4′ zu verschließen beginnt. Einge leitet werden kann die Beaufschlagung des Kolbenraums mit Vakuum beispielsweise über ein Signal, welches für den Re gelstangenweg der Brennstoffeinspritzung oder die Gaspedal stellung steht. Über an sich bekannte Mittel sollte der Be ginn und der Verlauf des Schließvorgangs anpaßbar gestal tet werden. So sollte beispielsweise bei kalter Verbren nungsmaschine der Beginn des Schließvorgangs verzögert wer den können. Vom Verlauf her ist ein Schließvorgang propor tional zur Laststeigerung einem schlagartigen Schließen vorzuziehen. In der erreichten Endstellung, bei welcher der Zufluß ganz verschlossen ist, schlägt die Betätigerstange mit ihrem oberen Ende am Boden des Kolbens 101 an. Letzterer ist seinerseits über die Kolbenwanne 67 und die Membran 100 in seiner obersten Stellung am Anschlag.
- Vom oberen Leerlauf über die Teillast bis zur unteren und mittleren Vollast bleibt der Gastaschenzufluß abge sperrt, da einerseits das Vakuum weiterhin im Kolbenraum 81 anliegt und andererseits die Stellfeder 102 so ausgelegt ist, daß der Ladedruck nicht ausreicht, um die Membran 100 nach unten zu bewegen. Das Hochdruckabgas steht gänzlich für die Verdichtungsarbeit zur Verfügung.
- Ab der genannten unteren bis mittleren Vollast oder oberer Teillast, bei der die Ladedruckgrenze erreicht ist, bewegt der Ladedruck die Membran mitsamt der daran anliegen den Kolbenwanne 67, Kolben 101 und Betätigerstange 58 nach unten. Der Kolbenschieber 50 öffnet also wiederum. Bei Er reichen der oberen Vollast ist der Kolbenschieber 50 an sei nem Anschlag im Gasgehäuse 4′ und die Zuflüsse 13 sind voll offen. In dieser Phase erfolgt die Ladedruckbegrenzung dem nach durch Ableiten des überschüssigen Abgases in die Gasta schen 12, was die Niederdruckspülung unterstützt.

In der Fig. 3 ist dieser Sachverhalt graphisch dargestellt. Gezeigt ist der Öffnungshub h des Stellorgans 50 in Funktion der Last L. Die strichpunktierte Kurve zeigt den obener wähnten verzögerten Schließbeginn. Der Kurvenverlauf an sich ist nicht neu. Neu ist lediglich die Anwendung eines rein pneumatischen Systems mit den Merkmalen,

- daß zum einen als Betätigungsmedium für den Gasta schenzufluß das Fahrzeugvakuum dient mit dessen Zuschal ten/Entlüften als Steuerungseingriff,
- und daß unter Verwendung der üblichen Prozeßgrößen, hier des Ladeluftdrucks, die übliche Abblasregelung ersetzt wird durch vollständiges Ableiten des überschüssigen Hoch druckgases in die Gastaschen.

Die Fig. 4 zeigt anhand des Betriebskennfeldes einer Ver brennungsmaschine die erwähnten Regelbereiche. Auf der Ab zisse ist die Motordrehzahl n_m, auf der Ordinate der mitt lere spezifische Druck P_e der Verbrennungsmaschine aufgetra gen. In dem an sich selbsterklärenden Diagramm, welches den Drehmomentverlauf des Motors repräsentiert, bedeuten:

- die Abszisse ist die eigentliche Leerlauflinie L mit den Punkten:
L1 = Startpunkt;
L2 = unterer Leerlaufpunkt;
L3 = oberer Leerlaufpunkt;
und den Bereichen:
Lu = unterer Leerlaufbereich;
Lo = oberer Leerlaufbereich;
- die Kurve V den Vollastbereich V1 den Kurvenast, der das Abregeln repräsentiert,
- A den Bereich, bei welcher der Gastaschenzufluß mit Federmitteln offengehalten wird; in diesem Feld findet eine sehr große Abgasrezirkulation statt,
- B den Schließbereich,
- C den Bereich, in dem der Gastaschenzufluß mittels Vakuum-Steuerdruck geschlossen ist,
- D den sogenannten Abblasebereich, in dem der Ladeluft druck den Gastaschenzufluß öffnet.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer gasdynamischen Druckwel lenmaschine, welcher einer Verbrennungsmaschine zu Auf ladezwecken über einen Hochdruckluftkanal Ladeluft zu führt und bei welcher das von der Verbrennungsmaschine ausgestoßene Abgas sowohl unmittelbar über einen Hoch druckgaskanal dem Druckwellenprozeß zugeleitet wird als auch über einen vom Hochdruckgaskanal abzweigenden Zufluß in eine Gastasche einströmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß unter Vermeidung einer Gasabblasung vom Hochdruckgaskanal in die Atmosphäre

- im Stillstand und im Notbetrieb der Verbrennungs maschine der Gastaschenzufluß mittels Federmit teln ganz geöffnet wird;
- während und nach dem Starten, im Leerlauf sowie bei tiefen Lasten der Verbrennungsmaschine der Gastaschenzufluß offengehalten wird;
- bei Lastaufnahme der Verbrennungsmaschine mittels ersten pneumatischen Mitteln der Gastaschenzufluß in Abhängigkeit der Last stetig geschlossen wird;
- im Teillastbereich der Verbrennungsmaschine, im oberen Leerlauf-Drehzahlbereich sowie im unteren bis mittleren Vollast-Drehzahlbereich durch perma nentes Anliegen der ersten pneumatischen Mittel der Gastaschenzufluß ganz geschlossen wird;
- und daß im oberen Teillastbereich der Verbren nungsmaschine und im Vollast-Drehzahlbereich mit tels zweiten pneumatischen Mitteln der Gastaschen zufluß aufgesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten pneumatischen Mittel ein an der Verbren nungsmaschine anliegendes Vakuum und die zweiten pneu matischen Mittel der Ladeluftdruck im Hochdruckluftka nal sind.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 mit einer Druckwellenmaschine (11) mit einem oder mehreren Zyklen, welche Druckwellenmaschine ein Gasgehäuse (4′) und ein Luftgehäuse (4) aufweist, mit einem zwischen diesen beiden Gehäusen eingeschlossenen Rotorgehäuse mit einem Zellenrotor (5), wobei im Gasge häuse (4′) und im Luftgehäuse (4) Haupt- und Hilfs kanäle für die Zufuhr und die Abfuhr von Hochdruck- und Niederdruckabgas beziehungsweise von Niederdruck- und Hochdruckluft vorgesehen sind, wobei die Hauptkanäle aus einem Niederdruckluftkanal (7) und einem Hochdruck luftkanal (8) im Luftgehäuse (4) sowie aus einem Hoch druckgaskanal (9) und einem Niederdruckgaskanal (10) im Gasgehäuse (4′) bestehen und einer der Hilfskanäle eine Gastasche (12) ist, die an der dem Zellenrotor (5) zu gekehrten Stirnseite des Gasgehäuses (4′) vorgesehen ist, welche Gastasche, in Drehrichtung des Rotors gese hen, hinter dem Hochdruckgaskanal (9) liegt und über einen Zufluß (13) mit dem Hochdruckgaskanal (9) ver bunden ist, wobei ein Steuerorgan (50) den Zufluß (13) zur Gastasche steuert und hierzu in Wirkverbindung mit einer Druckdose (60) steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (60) sowohl mit ersten als auch mit zweiten pneumatischen Mitteln (57, 63) beaufschlagt ist, wobei Federmittel (83) in der Druckdose auf das Steuer organ (50) in einer den Zufluß (13) zur Gastasche (12) öffnenden Richtung wirken.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (50) ein Kolbenschieber ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Druckdose (60) ein mittels einer Membran (100) in zwei getrennte Kammern (65, 66) mit unterschiedlichen Drücken unterteiltes Gehäuse (61, 62) aufweist,
- daß die Membran (100) mit ihrer Unterseite auf einen ersten federbelasteten (102) Kolben (101) wirkt, der mit seiner Innenseite auf eine Betäti gerstange (58) anschlagbar ist, wobei die Betäti gerstange (58) über eine schwenkbare Durchführung (70, 72) durch eine Öffnung im Gehäuseboden (69) durchgeführt ist und in Abhängigkeit von in den beiden Kammern herrschenden Druckunterschieden be wegt wird,
- daß die Betätigerstange (58) mit einem zweiten federbelasteten (83) Kolben (80) versehen ist, welcher gegen die Innenwandung des ersten Kolbens (101) dichtet und dort einen zweiten Kolbenraum (81) bildet, der mit den ersten pneumatischen Mit teln (57) beaufschlagbar ist, wobei die Betätiger stange (58) nur im beaufschlagten Zustand des zweiten Kolbenraumes (81) mit der Innenseite des Kolbens (101) im Anschlag ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigerstange (58) hohl ausgeführt ist zwecks Zufuhr der ersten pneumatischen Mittel in den zweiten Kolbenraum (81).