DE547939C

DE547939C - Verfahren zur Regelung des Druckes in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit Abgaskreiselgeblaeseaufladung

Info

Publication number: DE547939C
Application number: DEB146549D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-11-03
Filing date: 1929-11-03
Publication date: 1932-03-30

Description

Verfahren zur Regelung des Druckes in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit Abgaskreiselgebläseaufladung Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen mit Abgaskreiselgebläseaufladung, d. h. Maschinen, welche mit einer Abgasturbine ausgerüstet sind, die eine Aufladepumpe antreibt. Die Erfindung besteht darin, daß durch zeitweises öffnen der Abgasleitung zwischen den Verbrennungszylindern und der Turbine am Ende des Auspuffhubes eines jeden in die Abgasleitung auspuffenden Zylinders eine Drucksenkung in der Abgasleitung erzeugt wird. Zwecks Erzielung dieser Drucksenkung kann ein periodisch sich öffnendes Überströmorgan in der Abgasleitung zwischen Verbrennungszylindern und Turbine angeordnet sein, durch welches die Abgase unter Umgehung mindestens eines Teiles der Abgasturbine abgelassen werden. Die Drucksenkung in der Abgasleitung kann so groß gewählt werden, daß die höher gespannte Aufladeluft zur Spülung der Verbrennungszylinder und der Abgasleitung verwendet werden kann. Das periodisch gesteuerte überströmorgan kann in eine Umleitung eingebaut sein, welche die Abgasleitung zwischen Zylindern und Turbine mit der Abgasleitung der Turbine ins Freie verbindet. Das überströmorgan kann von der Brennkraftmaschine- oder durch den Abgasdruck oder durch den Aufladedruck gesteuert werden. Dasselbe kann aber auch durch die Wechselwirkung des Abgas- und des Aufla.dedrukkes gesteuert werden. Die Steuerung des Überströmorgans wird zweckmäßig so ausgebildet sein, daß dasselbe beim Anlassen, Umsteuern und bei kleiner Belastung der Maschine ganz geöffnet werden kann.
In der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen und das Verfahren erläuternde Diagramme dargestellt.
Fig. i zeigt eine schematische Darstellung einer nach der Erfindung arbeitenden Brennkraftmaschine. Fig. 2 und 3 sind Diagramme des Arbeitsverfahrens, und Fig. 4 ist eine Darstellung eines gegenüber Fig. i geänderten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
In Fig. i ist i eine Zehnzylinderbrennkraftmaschine mit den Zylindern 2 bis i i. 12 ist eine Abgasturbine, welche ein Aufladegebläse 13 unmittelbar antreibt. Durch eine Leitung 14 gelangen die Abgase der Brennkraftmaschine in die Turbine 12 und verlassen dieselbe durch die Leitung 15. Durch die Leitung 16 gelangt atmosphärische Luft in das Aufladegebläse 13. Die vorverdichtete Ladeluft gelangt durch die Leitung 17 zu den Zylindern 2 bis i i der Brennkraftmaschine. Der Erfindungsgegenstand wird nun insbesondere durch die Teile 18 bis 2 i dargestellt. 18 ist ein periodisch gesteuertes Lberströmorgan, durch welches eine Verbindung zwischen der Leitung 1;1 und der Umlaufleitung 21 hergestellt werden kann. i 9 ist eine Nockenscheibe, durch welche mittels der Stange 2o das Organ i S bewegt wird. Bei einer Ausführung nach Fig. i ist die Leitung 21 mit der ins Freie führenden Abgasleitung 15 der Turbine verbunden. Soll nun eine Drucksenkung in der Leitung 14. hergestellt werden, so wird das Organ 18 geöffnet, so daß wenigstens ein Teil der in der Leitung 14 vorhandenen Abgase durch die Leitung 21 abströmt.
Fig.2 zeigt den Druckverlauf in der Abgasleitung 1 ¢ und der Aufladeleitung 17. pt ist der Abgasdruck in der Leitung 1q., p1 der Druck in der Leitung 17. Bei der gezeichneten Maschine finde je 1/5 Maschinenumdrehung, d. h. 72° Kurbelwinkel, eine Zündung statt. Die Totpunkte am Ende des Auspuffvorganges folgen sich dann nach je 72° Kurbelwinkel. Entsprechend der Erfindung wird nun durch das Öffnen des Organs 18 in der Nähe dieser Totpunkte eine Drucksenkung erzeugt. ptl zeigt eine solche von kleinerem und p12 eine solche von größerem Ausmaß. Der Druck pt2 sinkt bis auf den Atmosphärendruck p,". Der Abgasdruck pt unterschreitet nun den Aufladedruck pl auf der Strecke s1, so daß während der entsprechenden Zeit die Verbrennungszylinder mit Aufladeluft durchgespült werden können.
In Fig.3 ist die Wirkung des Verfahrens nach der Erfindung bei einer @ Maschine dargestellt, welche bereits mit Druckschwankungen in der Abgasleitung arbeitet. Bei einer solchen Maschine läßt sich durch die periodische Drucksenkung in der Abgasleitung die vorhandene Drucksenkung verstärken. Man sieht aus Fig.3, -welche sich auf eine Vier- oder Achtzylinderviertaktmaschine bezieht, daß es mit Hilfe der Erfindung gelingt, nicht nur die vorhandene Drucksenkung auf pta zu vergrößern, sondern auch die Periode des Unterdruckes s;; gegenüber so zu verlängern.
In Fig. q. ist eine zweistufige Abgasturbine dargestellt. 22 und 23 sind die zwei Laufräder, 24 und 25 die entsprechenden Leitvorrichtungen. Die Umleitung 21 führt von der Leitung i q. vor die Leitvorrichtung 25, so daß die durchstreichenden Auspuffgase noch an das zweite Rad 23 Energie abgeben. Das Abschlußorgan 18 kann in dieser Ausführungsart durch den Kolben 27, welcher in einem Zylinder 26 läuft, verstellt werden. Auf die obere Seite dieses Kolbens; 27 wirkt der Abgasdruck durch die Leitung 3o. Die Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, daß der Aufladedl-uck durch die Leitung 29 auf die untere Seite des Kolbens wirkt. Ferner wirkt auf die untere Seite eine Feder 28. Durch diese Vorrichtung kann eine pneumatische Steuerung des Abschlußorgans 18 in der Weise erreicht werden, daß bei Überschreiten eines gewissen Aufladeluftdruckes das Organ 18 geöffnet wird und der Druckabfall in der Abgasleitung sich einstellt. Steigt der Abgasdruck wieder, so schließt sich das Organ 18 selbsttätig.
In Fig. ¢ ist noch eine Handeinstellvorrichtung 33 gezeichnet, mittels welcher das Organ 18, z. B. beim Anlassen oder Umsteuein der Brennkraftmaschine, geöffnet werden kann.
Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen wird nach der Erfindung das Öffnen oder Schließen der Auspuffleitung nicht in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abgasturbine bewirkt, was wegen der hohen Drehzahl der Turbine nur ein langsames Öffnen oder Schließen der Auspuffleitung ermöglichen würde, sondern das Öffnen und Schließen soll durch den Druck der Abgase, durch die Wechselwirkung zwischen Ladedruck und Abgasdruck oder durch die Brennkraftmaschine selbst erfolgen. Dadurch -wird erreicht, daß bei jedem Auspuffhub, also bei jeder Umdrehung, das Öffnen und Schließen der Auspuffleitung einige Male bewirkt werden kann.
Bei Brennkraftmaschinen gemäß vorliegender Erfindung mit Abgasturbinen auf der Auspuffseite ist ein Spülen der Verbrennungszylinder wegen des Druckes von der Turbine nicht ohne weiteres möglich. Durch die beschriebene Vorrichtung wird es nun möglich, in jedem beliebigen Zeitpunkte eine Senkung des Druckes zwischen Abgasturbine und Brennkraftmaschine zu erzeugen. Diese Senkung kann sich über eine beliebige Zeitspanne erstrecken und beliebige Werte erreichen, die beispielsweise unter dem mittleren Druck vor der Turbine liegen können. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Stärke der Spülung stark beeinflußt werden kann, indem eine mehr oder weniger ausgeprägte Drucksenkung hervorgerufen wird und diese sich über einen größeren oder kleineren Zeitabschnitt erstreckt. Diese Beeinflussung der Spülung geschieht dabei ohne irgendwelche Eingriffe an der Brennkraftmaschine selbst.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Regelung des Druckes in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit Abgaskreiselgebläseaufladung, dadurch gekennzeichnet, daß durch öffnen der Abgasleitung zwischen den Verbrennungszylindern und der Abgasturbine am Ende des Auspuffhubes eines jeden in die Abgasleitung auspuffenden Zylinders eine Drucksenkung in der Abgasleitung erzeugt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein periodisch öffnendes L'berströmorgan ili der Abgasleitung zwischen Verbrennungszylindern und Turbine angeordnet ist, durch welches Abgase unter Umgehung mindestens eines Teiles der Abgasturbine abgelassen werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das periodisch gesteuerte überströmorgan in eine Umleitung eingebaut ist, welche die Abgasleitung zwischen Zylinder und Turbine mit der Abgasleitung der Turbine ins Freie verbindet. q..
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das periodisch gesteuerte überströmorgan von der Brennkraftmaschine gesteuert wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das periodisch gesteuerte überströmorgan durch den Druck in der Abgasleitung zwischen Verbrennungszylindern und Turbine gesteuert wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das periodisch gesteuerte Gberströmorgan durch die Wechselwirkung des Druckes im Aufladegebläse und vor der Turbine gesteuert wird.