DE4034341C2 - Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer gasdynamischen Druckwellenmaschine - Google Patents

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 0 039 375 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 anderm 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 0 080 741. 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 oben erwähnten 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 der 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 stehendende 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 zeigen

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 Firmendruckschrift CH-T 123 143 (Sonderdruck aus DEZ "Automobil-Industrie" 1/77, S. 59-67, "Aufladung von Fahrzeugdieselmotoren mit Comprex" entnommen werden. Der in Fig. 1 gezeigte Druckwellenlader 11 ist der Einfachheit halber als eine Einzyklus-Maschine dargestellt, was sich dadurch ausdrückt, dass das Gehäuse 4, 4' an den den Stirnflächen des Rotors 5 zugekehrten 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 Firmendruckschrift CH-T 123 143 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 entweicht 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 Gehäuse 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 Betriebs durch eine in einer Betätigungsvorrichtung - im folgenden Druckdose 60 genannt - angeordnete, vorgespannte (später beschriebene) Stellfeder 102 (Fig. 2) geschlossen gehalten. In Oeffnungsrichtung 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 Oeffnungspunkt 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 Oeffnungsrichtung 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 Oeffnungs­ 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 insbesondere 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 beaufschlagt, 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 Gehäusehälfte 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, sodass 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 beaufschlagtem 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 gelfömig oder 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 Wannenrand 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, sodass 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 oben er­ wähnten verzögerten Schliessbeging. 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 Betriebskkennfeldes 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 Abzisse 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 (6)

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 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 Oeffnung 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).