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QUERVERWEIS
AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht den Vorrang der ebenfalls anhängigen Anmeldung
mit der Seriennummer 60/249742, die am 17. November 2000 eingereicht
wurde und den gleichen Titel wie die vorliegende Anmeldung aufweist.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Aufladevorrichtungen,
wie sie bei Verbrennungsmotoren verwendet werden, und genauer eine
mit Flügelzellen
versehene Vorrichtung, die verwendet wird, um den Luftstrom in einen
benzinbetriebenen Verbrennungsmotor zu steuern, wobei die Vorrichtung
tätig ist,
um einem derartigen Motor einerseits während niedriger Drosselbedingungen
Energie bereitzustellen, und einem Motor andererseits während hoher
Drosselbedingungen aufgeladene Luft bereitzustellen.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Aufladevorrichtungen
und Turbolader für Benzin-
und Dieselverbrennungsmotoren sind bekannte Vorrichtungen, die in
der Technik verwendet werden, um den Druck eines Ansaugluftstroms,
der zu einer Verbrennungskammer des Motors geleitet wird, mit Druck
zu beaufschlagen oder zu laden. In einem Turbolader wird die Ladeluft
durch einen Kompressor bereitgestellt, der durch die Hitze und den
volumetrischen Fluss des Abgases, welches den Motor verlässt, angetrieben
wird. In einer Aufladevorrichtung wird die Ladeluft durch einen
Kompressor oder Zahnräder
bereitgestellt, die über
einen oder mehrere Riemen oder Zahnräder durch die Motorkurbelwelle
angetrieben werden. Aufgrund des Umstands, dass Aufladevorrichtungen
durch den Motor angetrieben werden, wird durch ihren Betrieb ein
Pferdestärkenverlust
erlitten. Doch der Pferdestärkenverlust,
der mit dem Antreiben der Aufladevorrichtung verbunden ist, wird
durch den Zuwachs an Pferdestärken,
der durch die aufgeladene Ansaugluft bereitgestellt wird, welche
für eine
Verbrennung unter vollständigen
Belastungsbedingungen zum Motor gerichtet wird, mehr als wettgemacht.
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Somit
werden Aufladevorrichtungen durch die Motorkurbelwelle angetrieben,
um ein inneres Element zu drehen, das verursacht, dass der Druck der
Ansaugluft, die zum Motor gerichtet ist, aufgeladen wird. Bei Verwendung
mit einem benzinbetriebenen Verbrennungsmotor führt eine Zunahme in der Drosselbetriebsbedingung
zu einem größeren Druckluftstrom
für die
Verbrennung in den Motor. Eine Abnahme oder Verringerung in der
Drosselbetriebsbedingung verursacht eine Verringerung in der Menge des
Luftstroms in den Motor.
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Während des
Motor"drosselns", z.B., der Verringerung
der Drosselstellung zum Zweck der Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
wird die Menge des Luftstroms, der zum Motor gerichtet ist, verringert,
wodurch der Betriebswirkungsgrad des Motors verringert wird. Die
Verringerung des Betriebswirkungsgrads während einer derartigen Drosselbedingung
wird als "Drosselverlust" bezeichnet, und
ist eine Bedingung bei benzinbetriebenen Verbrennungsmotoren, deren
Auftreten wohlbekannt ist. Bei aufgeladenen Motorsystemen wird der
Betriebswirkungsgrad des Motors während einer derartigen Drosselbedingung
aufgrund des Umstands, dass die Aufladevorrichtung gleichzeitig
durch den Motor angetrieben wird, d.h., Energie vom Motor abzieht,
jedoch noch weiter verringert/verschlimmert.
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Es
wird daher gewünscht,
dass eine Vorrichtung aufgebaut wird, die fähig ist, sowohl einen gewünschten
Grad der Aufladung bereitzustellen, d.h., einen gewünschten
Grad der Beaufschlagung der Ansaugluft mit Druck während Drosseleinschaltbedingungen
bereitzustellen, als auch den Motorwirkungsgradverlust während Drosselaus schalt-
oder drosselnden Bedingungen zu verringern, d.h., eine Drosselverlustrückgewinnung
bereitzustellen. Es wird gewünscht,
dass eine derartige Vorrichtung fähig ist, verglichen mit herkömmlichen
Aufladevorrichtungssystemen mit einem Mindestmaß an Veränderungen an einem Motor und/oder
im Inneren eines Motorraums angebracht zu werden.
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US-A-2,002,827
offenbart einen Drehkompressor zur Lieferung eines komprimierten
Gases zu einem Krafterzeugungsmittel. Der Drehkompressor umfasst
eine hohle stationäre
Welle, an der ein Drehgehäuse
drehbar angebracht ist, wobei die Welle selbst in einem stationären Gehäuse angebracht
ist. Eine zylinderförmige
Kolbenscheibe ist ebenfalls an der Welle angebracht und weist an
Achsen, die parallel zur Achse der Welle verlaufen, mehrere in sich ausgebildete
zylinderförmige
Vertiefungen auf. In den Vertiefungen sind Spulen gelagert, wobei
jede Spule eine darin ausgebildete Tasche aufweist, die dazu geeignet
ist, eine Flügelzelle
aufzunehmen, welche innerhalb des Rands des Drehgehäuses schwenkbar
angebracht ist. Zwischen den Flügelzellen
ist in der Kolbenscheibe eine entsprechende Anzahl von radialen
Kanälen
ausgebildet, die aufeinanderfolgend mit einer Öffnung in der Welle in Verbindung
treten. Radiale Kanäle
im stationären
Gehäuse stehen
mit einem ringförmigen
Kanal in einem Ring in Verbindung, welcher am stationären Gehäuse angebracht
ist und gegen das Drehgehäuse
drückt,
wobei der Ring eine Öffnung
aufweist, die bei der Drehung des Gehäuses aufeinanderfolgend mit
den radialen Kanälen,
die im Drehgehäuse
gebildet sind, in Verbindung gelangt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Drosselverlustwiedergewinnungsturbine und Aufladevorrichtung ist
nach den Grundsätzen dieser
Erfindung zur Anordnung im Inneren eines Motoransaugsystems aufgebaut,
wobei sie herkömmliche
Mittel zum Steuern des Luftstroms für die Verbrennung ersetzt.
Die Vorrichtung ist in Anspruch 1 definiert.
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Ein äußeres Drehelement
oder eine Trommel ist im Inneren des Gehäuses drehbar angeordnet, und
mehrere Lager sind zwischen eine Innenwandfläche des Gehäuses und eine Außenwandfläche der äußeren Trommel
eingefügt,
um die Drehung der äußeren Trommel
im Inneren des Gehäuses
zu erleichtern. Ein inneres Drehelement oder eine Trommel ist im
Inneren des Gehäuses
und innerhalb eines Innendurchmessers der äußeren Trommel drehbar angeordnet.
Die innere Trommel weist eine Drehachse auf, die in Bezug auf eine
Drehachse der äußeren Trommel
exzentrisch ist, und die innere und die äußere Trommel sind so gestaltet,
dass sie sich im Inneren des Gehäuses
miteinander mit einem Verhältnis
von 1 : 1 drehen. Ein ringförmiger
Raum mit veränderlichem
Volumen ist im Inneren des Gehäuses zwischen
der inneren und der äußeren Trommel
definiert, und die Ansaug- und die Auslassöffnung stehen jeweils in einer
Luftstromverbindung mit irgendeinem Abschnitt des ringförmigen Raums.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Flügelzellen, die radial zwischen
der inneren und der äußeren Trommel
eingefügt
sind. Jede Flügelzelle
ist an einem ihrer Enden schwenkbar an einem Abschnitt der äußeren Trommel
angebracht. Ein gegenüberliegendes
Ende jeder Flügelzelle
ist innerhalb eines Abschnitts des Außendurchmessers der inneren Trommel
angeordnet, der dazu gestaltet ist, die hin- und herlaufende und
schwenkende Bewegung des Flügelzellenendes
darin zu erleichtern. Die Vorrichtung beinhaltet ein Mittel zum
Verbinden zumindest einer der Trommeln mit einer Motorkurbelwelle.
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Wenn
der Motor bei einer niedrigen Belastung oder einer Leerlaufdrosselbedingung
betrieben wird, wird die Vorrichtung in einen Drosselverlustwiedergewinnungsmodus
gestellt, um Kraft zu erzeugen und zum Motor zu übertragen. Die Vorrichtung
tut dies durch Bewegen der An saugöffnung im Inneren des Gehäuses zu
einer Position nächst
eines Mindestmaßes
des Raums mit ringförmigem
Volumen zwischen den sich drehenden Trommeln, und Bewegen der Auslassöffnung im
Inneren des Gehäuses
zu einer Position nächst
eines Höchstmaßes des Raums
mit ringförmigem
Volumen. In diese Gestaltung gebracht, bewegt sich Luft, die die
Vorrichtung betritt, von einer Position mit kleinem Volumen zu einem
großen
Volumen, wobei sie tätig
ist, eine Drehung der Trommeln zu bewirken, welche Drehenergie über das
Verbindungsmittel zum Motor übertragen
wird.
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Wenn
der Motor bei einer hohen Belastung oder weit geöffnetem Drosselzustand betrieben
wird, wird die Vorrichtung in einen Aufladevorrichtungsmodus gestellt,
um mit Druck beaufschlagte Luft zum Motoransaugsystem für eine anschließende Verbrennung
zu erzeugen. Die Vorrichtung tut dies durch Bewegen der Ansaugöffnung im
Inneren des Gehäuses zu
einer Position nächst
eines Höchstmaßes des Raums
mit ringförmigem
Volumen zwischen den sich drehenden Trommeln, und Bewegen der Auslassöffnung im
Inneren des Gehäuses
zu einer Position nächst
eines Mindestmaßes
des Raums mit ringförmigem
Volumen. In diese Gestaltung gebracht, bewegt sich Luft, die die
Vorrichtung betritt, von einer Position mit großem Volumen zu einem kleinem
Volumen, wobei sie tätig
ist, die Luft, die sich durch die Vorrichtung bewegt, mit Druck
zu beaufschlagen, welche mit Druck beaufschlagte Luft zur Verbrennung
zum Motor geleitet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die ausführliche
Beschreibung und die folgenden Zeichnungen besser verstanden werden,
wobei
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1 einen
schematischen quergeschnittenen seitli chen Aufriss einer Drosselverlustwiedergewinnungs-/Aufladevorrichtung
veranschaulicht, die nach den Grundsätzen dieser Erfindung aufgebaut ist;
und
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2 einen
schematischen quergeschnittenen seitlichen Aufriss der Drosselverlustwiedergewinnungs-/Aufladevorrichtung
von 1 veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
nach den Grundsätzen
dieser Erfindung aufgebaute Drosselverlustwiedergewinnungsturbine und
Aufladevorrichtung zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor weist
im Allgemeinen die Form einer exzentrischen Pumpe auf, die sich
drehende innere Elemente und luftdichte Flügelzellen aufweist, die in
einer Luftstromverbindung mit den Motorluftzufuhr- und -luftansaugsystemen
stehen. Die Vorrichtung ist durch eine Anbringung durch Riemen,
Zahnräder
oder dergleichen an der Motorkurbelwelle angebracht. Die Vorrichtung
ist so gestaltet, dass sie unter Betriebsbedingungen einer vermehrten
Belastung/Drosselanwendung (d.h., positivem Deltadruck) mit Druck
beaufschlagte Ansaugluft erzeugt und diese für die Verbrennung zum Motor
richtet, um die Motorleistung zu erhöhen, und unter Betriebsbedingungen
einer verringerten Belastung/Drosselanwendung (d.h., negativem Deltadruck)
Luft erhält
und diese zum Motor richtet, während
sie durch eine Riemen- oder Zahnradverbindung mit der Motorkurbelwelle Energie
zum Motor überträgt (und
dadurch den Motorbetriebswirkungsgrad erhöht).
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1 veranschaulicht
eine Drosselverlustwiedergewinnungs-/Aufladevorrichtung 10,
die nach den Grundsätzen
dieser Erfindung aufgebaut ist und ein Gehäuse 12 in der Form
eines Zylinders umfasst, welcher sich zwischen axialen Endplatten
(nicht gezeigt) erstreckt und daran angebracht ist. Die am Gehäuse angebrachten
axialen Endplatten stellen eine luftdichte Abdichtung damit be reit.
Vom Gehäuse 12 radial
einwärts
vorrückend
umfasst die Vorrichtung mehrere Lager 14, die in komplementären Laufrillen entlang
der Innendurchmessergehäusewandfläche 16 angeordnet
sind. Die Lager 14 sind vorzugsweise in gleich beabstandeten
Abständen
entlang der Innenwandfläche 16 positioniert
und sind dazu fähig, die
drehbare Bewegung einer äußeren Trommel 18 zu
erleichtern. Obwohl Lager 14 als Mittel zur Unterbringung
der Drehbewegung der äußeren Trommel beschrieben
und veranschaulicht wurden, können
innerhalb des Umfangs dieser Erfindung andere Vorrichtungen verwendet
werden, um eine derartige Drehbewegung zu gestatten.
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Die äußere Trommel 18 weist
im Allgemeinen die Form eines Zylinders auf, der konzentrisch im Inneren
des Gehäuses 12 angeordnet
ist, eine Außendurchmesserfläche aufweist,
die mit den mehreren Lagern 14 in Kontakt steht, und eine
Achsenlänge
aufweist, die jener des Gehäuses ähnlich ist.
Die äußere Trommel 18 wird
im Inneren des Gehäuses durch
ein (nicht gezeigtes) Zahnrad gedreht, das sich von einer axialen
Endplatte erstreckt, und das letztlich mit einer Motorkurbelwelle
verbunden ist.
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Mehrere
Flügelzellen 20 sind
an jedem Flügelzellenende 22 durch
ein luftdichtes Lager 23 mit begrenzter Bewegung schwenkbar
so am äußeren Element 16 angebracht,
dass jede Flügelzelle
eine Strecke von der äußeren Trommel
einwärts
vorspringt. Jede Flügelzelle
weist eine im Allgemeinen flache Gestaltung auf, die sich von der äußeren Trommel
erstreckt, und ist dazu gestaltet, über ein bestimmtes Ausmaß an winkeliger
Ablenkung (d.h. ein Schwenkfenster) in Bezug auf die Innenwandfläche 16 der äußeren Trommel
zu verfügen.
Die Bewegung der Flügelzellen 20 im
Inneren der Vorrichtung wird im Kontext der Drehbewegung der äußeren Trommel 18 und
einer nachstehend beschriebenen inneren Trommel besser verstanden
werden.
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Eine
innere Trommel 24 ist im Inneren des Gehäuses 12 und
mit der äußeren Trommel 18 konzentrisch
positioniert. Die innere Trommel weist einen Außendurchmesser auf, der geringer
als der Innendurchmesser der äußeren Trommel
ist, wodurch dazwischen ein ringförmiger Raum 26 gebildet
wird. Die innere Trommel 24 weist die gleiche Achsenlänge wie
die äußere Trommel 18 auf.
Die innere Trommel 24 beinhaltet mehrere luftdichte Gleit/Drehlager 28 mit
begrenzter Bewegung, die entlang einer Außendurchmesserfläche angebracht
sind, und die jeweils dazu gestaltet sind, ein distales Ende einer
entsprechenden Flügelzelle 20,
das der äußeren Trommel
gegenüberliegt,
zu fangen.
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Auf
diese Weise aufgebaut ist ein Abschnitt jeder Flügelzelle gegenüber dem
Flügelzellenende 22 innerhalb
eines Lagers 28 des inneren Elements angeordnet, um sowohl
eine winkelige Flügelzellenbewegung
als auch eine hin- und herlaufende Flügelzellenbewegung darin zu
erleichtern. Die innere Trommel 24 ist so verzahnt, dass
sie sich über
Zahnräder,
die außerhalb
des Gehäuses
angeordnet sind, im Inneren des Gehäuses mit der äußeren Trommel 18 mit
einem Verhältnis
von 1 : 1 dreht. Die innere Trommel 24 weist eine Drehachse 30 auf,
die zu einer Drehachse 32 für das äußere Element 16 exzentrisch
ist.
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Die
innere Trommel 24 beinhaltet einen allgemeinen strukturellen
Aufbau, der die winkelige Ablenkung und die hin- und herlaufende
Bewegung der Flügelzellen
darin unterbringt. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die innere
Trommel mehrere Flügelzellenkammern 34,
die so gestaltet sind, dass sie darin ein distales Ende einer jeweiligen Flügelzelle 20 aufnehmen
und darin den vollen Bereich der winkeligen Ablenkung und der Einfügung der
Flügelzelle
unterbringen, während
die innere und die äußere Trommel
im Inneren des Gehäuses
gedreht werden. Wie in 1 gezeigt erlebt jede Flügelzelle
ein sich wiederholendes Musters einer axia len und hin- und herlaufenden
Verschiebung innerhalb einer jeweiligen Flügelzellenkammer 34,
während
sie sich im Inneren des Gehäuses
um 360 Grad dreht.
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Beginnend
mit der 12-Uhr-Position befindet sich jede Flügelzelle bei ihrer größten Einsatztiefe
innerhalb ihrer jeweiligen Kammer 34 und weist sie eine
winkelige Verschiebung von annähernd
Null auf. Während
die innere und die äußere Trommel
im Uhrzeigersinn gedreht werden, verringert sich die Flügelzelleneinsatztiefe
und wird die Flügelzelle
winkelig nach links (negativ – wie
von der Achse der inneren Trommel her gesehen) abgelenkt. Die Flügelzelleneinsatztiefe
und die winkelige Ablenkung innerhalb der Kammer verringert sich
jeweils, während
die innere und die äußere Trommel
zum 180-Grad-Punkt gedreht
werden, an dem sich die Flügelzelleneinsatztiefe
am kleinsten ist und die winkelige Ablenkung der Flügelzelle
erneut Null ist. Während
sich die innere und die äußere Trommel
zur 12-Uhr-Position zurück drehen,
nimmt die Flügelzelleneinsatztiefe
innerhalb der Kammer zu und wird die Flügelzelle innerhalb der Kammer
winkelig nach rechts (positiv – wie
von der Achse der inneren Trommel her gesehen) abgelenkt. Zusammen
sind die Lager 23 mit begrenzter Bewegung in der äußeren Trommel 18,
die Gleit/Drehlager 28 in der inneren Trommel 24 und
die Flügelzellenkammern 34 der
inneren Trommel dazu tätig,
eine hin- und herlaufende und winkelig abgelenkte Bewegung der Flügelzellen
zwischen der inneren und der äußeren Trommel
zu ermöglichen,
während
diese im Inneren des Gehäuses
um ihre jeweilige Achse gedreht werden.
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Unter
Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Vorrichtung 10 einen
Lufteinlass oder eine Ansaugluftöffnung 36,
die in einer der axialen Endplatten des Gehäuses angeordnet ist, und einen
Luftauslass oder eine Auslassöffnung 38,
die in der gleichen oder einer gegenüberliegenden axialen Endplatte
des Gehäuses
angeordnet ist. Die Ansaugöffnung 36 und die
Auslassöffnung 38 können am
gleichen axialen Gehäuseende
gelegen sein. Ungeachtet dessen, ob sie sich nun an gegenüberliegenden
oder identischen axialen Gehäuseenden
befinden, ist es aus den nachstehend besprochenen Gründen nötig, dass der
Ansaug- und der Auslassöffnung
gestattet wird, sich gegenüber
dem Gehäuse
unabhängig
voneinander zu drehen. Zusätzlich
versteht sich, dass die Lufteinlass- und die Luftauslassöffnung radial
entlang des Gehäuses
angeordnet sein können.
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Die
Ansaugluftöffnung 36 befindet
sich in einer Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen
Abschnitt eines Motorluftansaugsystems (dem Luftversorgungsabschnitt
eines herkömmlichen Luftansaugsystems
vor dem Drosselventil oder der Regelklappe, z.B. dem Luftfilter).
Die Auslassöffnung 38 befindet
sich in einer Luftstromverbindung mit dem stromabwärts gelegenen
Abschnitt eines Motorluftansaugsystems (dem Abschnitt eines herkömmlichen
Luftansaugsystems nach dem Drosselventil oder der Regelklappe, z.B.
dem Motoransaugverteiler). Die Vorrichtung 10 wird verwendet,
um das Drosselventil (oder die Luftstromsteuerungsvorrichtung) in
einem herkömmlichen
Kraftstoffeinspritz-Luftansaugsystem zu ersetzen, so dass die Luft,
die die Vorrichtung über
die Auslassöffnung 38 verlässt, zum Motoransaugverteiler
gerichtet wird, wo über
Kraftstoffeinspritzer Kraftstoff für eine anschließende Verbrennung
innerhalb der Motorverbrennungskammern hinzugefügt wird.
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Die
Ansaug- und die Auslassöffnung 36 und 38 und
die jeweiligen axialen Endplatten in einer beispielhaften Ausführungsform
sind jeweils dazu gestaltet, dass sie sich abhängig von der besonderen Motorbetriebsbedingung
unabhängig
voneinander um das Gehäuse
drehen. Position A in 2 bezeichnet den Drehstandort
der Ansaugöffnung 36, wenn
der Motor bei einer leerlaufenden oder einer niedrigen Belastung/Drosselbedingung
betrieben wird, d.h., wenn die Vorrichtung in einem Drosselver lustwiedergewinnungsmodus
betrieben wird. Unter leerlaufender und niedriger Belastung/Drosselmotorbetriebsbedingung
ist die Ansaugöffnung 36 an
einem Punkt positioniert, an dem der ringförmige Raum 26 zwischen
der inneren und der äußeren Trommel bei
oder nahe an einem Mindestmaß liegt;
in diesem Beispiel an einer 12-Uhr Position im Inneren des Gehäuses. Unter
diesen Betriebsbedingungen befindet sich die Auslassöffnung 38 an
der Position C, d.h., an einer Position nahe einem größten Volumen
des ringförmigen
Raums; in diesem Beispiel an einer 7-Uhr-Position im Inneren des
Gehäuses.
Luft, die die Vorrichtung 10 unter leerlaufender oder niedriger Belastung/Drosselmotorbedingung über die
Ansaugöffnung 36 betritt,
erlegt der Vorrichtung 10 Arbeit auf, indem sie Lufträume 40,
die zwischen benachbarten Flügelzellen
und den Oberflächen
der inneren und der äußeren Trommel
gebildet sind, mit Druck beaufschlagt, was verursacht, dass die
innere und die äußere Trommel
gedreht werden. Diese Druckbeaufschlagung wird durch den Unterschied
im Luftdruck verursacht, der in der Vorrichtung zwischen dem Lufteinlass
und dem Luftauslass besteht, wobei sich der Lufteinlass bei dieser
Betriebsbedingung bei einem höheren
Luftdruck als der Luftauslass befindet.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
verursacht eine derartige Druckbeaufschlagungshandlung, dass die
innere und die äußere Trommel
im Inneren des Gehäuses
im Uhrzeigersinn von einer Position des kleinsten Volumens des Luftraums 40 (an der
12-Uhr-Position) zu einer Position des größten Volumens des Luftraums 40 (an
der 6-Uhr-Position) gedreht
werden. Die Drehbewegung der inneren und der äußeren Trommel wird durch eine
Riemen- oder eine
Zahnradverbindung direkt zur Motorkurbelwelle oder durch eine gepaarte
elektrische Motor/Generator-Anordnung
zum Motor übertragen.
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Wenn
sich die Motorbetriebsbedingungen verändern und das Ausmaß der Drosselstellung
auf hohe Belastung oder weit offene Drosselbedingungen ansteigt,
dreht sich die Position der Ansaugöffnung 36 gegenüber dem
Gehäuse
zu einer neuen Position B, während
die Auslassöffnung 38 an
der Position C bleibt. Wenn der Ansaugluftbedarf zum Motor zunimmt,
wird ein Übergang
der Vorrichtung vom Drosselverlustwiedergewinnungsmodus zum Aufladevorrichtungsmodus
gewünscht.
Es wird jedoch gewünscht,
dass der Übergang
nahtlos vor sich geht, so dass er die Motorleistung nicht nachteilig
beeinflußt.
Dies wird erreicht, indem die Ansaugöffnung zu ihrer aufladenden
Position B (im Inneren des Gehäuses
an einer Position von annähernd
5 Uhr) gedreht wird, während
die Position der Auslassöffnung stationär bleibt.
Unter anhaltend hoher Belastung oder weit offenen Drosselbedingungen
stellt die Vorrichtung durch die Drehung der Auslassöffnung von der
Position C zur Position D vom weit offenen Drosselbetrieb unter
Normalansaugung zum Betrieb mit aufgeladenem Auslass um. Beim Betrieb
in einem aufladenden Modus betritt die Luft die Vorrichtung über die
Ansaugöffnung 36 an
der Position B und wird sie im Inneren der Lufträume 40 mit Druck beaufschlagt,
während
die innere und die äußere Trommel
im Uhrzeigersinn gedreht werden und das Volumen der Lufträume 40 zwischen
den Trommeln und den jeweiligen Flügelzellen verringert wird.
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Wenn
die Drosselstellung von der hohen Belastung oder der weit offenen
Drossel verringert wird, dreht sich die Auslassöffnung 38 im Inneren
des Gehäuses
zu ihrer Position C mit Normalansaugung und dreht sich die Ansaugöffnung 36 von
der Position B zur Position A, um den Drosselverlustwiedergewinnungsbetrieb
wiederherzustellen. Die Drehbewegung der Ansaug- und der Auslassöffnung 36 und 38 wird
durch eine Kopplung erreicht, die entweder direkt oder indirekt
an der Fahrzeugdrossel oder am Gaspedal angebracht ist.
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Es
wurde eine Vorrichtung beschrieben und veranschaulicht, die eine
innere und eine äußere Trommel
und eine Ansaug- und eine Auslassöffnung aufweist, die besonders
angeordnet sind. Es versteht sich, dass Vorrichtungen, die andere
Anordnungen der inneren und der äußeren Trommel
und der Ansaug- und der Auslassöffnung
aufweisen, innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegen sollen.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung dieser Erfindung so gestaltet
sein, dass die Drehachse der inneren und der äußeren Trommel unterschiedlich
positioniert ist, so dass ein kleinster ringförmiger Raum 26 im
Inneren des Gehäuses
an einer anderen Stelle als der 12-Uhr-Position auftritt. In der
gleichen Weise kann die Vorrichtung dieser Erfindung so gestaltet
sein, dass sie eine Ansaug- und eine Auslassöffnung aufweist, die unterschiedlich
positioniert sind, so dass sich die Position A im Inneren des Gehäuses nicht
an der 12-Uhr-Position befindet.
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Diese
Anordnung aus der inneren und der äußeren Trommel, die exzentrisch
sind, den Flügelzellen,
dem dazwischen gelegenen ringförmigen Raum
und der Ansaug- und der Auslassöffnung
ermöglicht
der oben beschriebenen und veranschaulichten Vorrichtung, als (1)
eine kurbelwellenbetriebene Aufladevorrichtung zur Bereitstellung
von mit Druck beaufschlagter Luft zur Verbrennung an eine Motoransaugöffnung;
und (2) eine Turbine, die aus der Ansaugluft, die während der
leerlaufenden oder der niedrigen Belastung/Drosselbedingung erhalten wird,
Kraft zur Kurbelwelle umwandelt, tätig zu sein. Die Vorrichtung
führt beide
dieser Funktionen leistungsfähig
durch, da sie so gestaltet wurde, dass sie eine hohe volumetrische
Leistungsfähigkeit
und hohe Ausdehnungsverhältnisse
aufweist und im Inneren des ringförmigen Raums ein sehr geringes
totes Volumen aufweist, d.h., an einem Punkt des Raums mit dem geringsten
Volumen ein sehr geringes Restvolumen aufweist. Die Vorrichtung
ist auch so gestaltet, dass sie ein großes Verdrängungsvolumen aufweist, um
einen guten Einbau ins Innere eines Fahrzeugmotorraums zu erzielen.
Zusätzlich
sind die Flügelzellen
so gestaltet, dass sie einander nicht stören, während sie in den Punkt des
kleinsten Volumens der Vorrichtung (d.h., an der 12-Uhr-Position)
eintreten und diesen verlassen. Die oben beschriebene und veranschaulichte
Vorrichtung ist durch innovative Auswahl des Außendurchmessers der inneren
Trommel, des Innendurchmessers der äußeren Trommel, der Exzentrizität und der
Punkte, die für
die Lagerzentren gewählt
werden, die zur Anbringung der inneren und der äußeren Trommel verwendet werden, in
der beabsichtigten Weise tätig,
um jedes dieser Ziele zu erreichen.
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Nachdem
die Vorrichtung nun ausführlich beschrieben
wurde, wie es durch die Patentvorschriften verlangt wird, werden
Fachleute Abänderungen und
Ersetzungen bei den hierin offenbarten Ausführungsformen erkennen. Zum
Beispiel versteht sich, dass die Vorrichtung dieser Erfindung so
gestaltet sein kann, dass sie sich drehende Ansaug- und Auslassöffnungen
aufweist, welche vielmehr radial entlang der Gehäuseaußendurchmesserfläche als
axial entlang der Gehäuseendplatten
positioniert sein können,
oder Ansaug- und Auslassöffnungen
beinhalten kann, die sowohl axial als auch radial positioniert sind.
Derartige Abänderungen
liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung.