DE728904C

DE728904C - Verfahren zum Betreiben mehrstufiger Brennkraftmaschinen mit UEberladung, insbesondere als Hoehenflugmotoren

Info

Publication number: DE728904C
Application number: DEH155431D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Paul Heylandt
Original assignee: E H PAUL HEYLANDT DR ING
Current assignee: E H PAUL HEYLANDT DR ING
Priority date: 1938-04-09
Filing date: 1938-04-09
Publication date: 1942-12-05

Description

Verfahren zum Betreiben mehrstufiger Brennkraftmasehinen mit überladung, insbesondere als Höhenflugmotoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Vera liren z uni Betreiben von mehrstufigen Brennkraftmaschinen mit Überladung der Brennkraftstufe, insb.e-zo-iderealsHöhenflugmotoren. bei denen die Verdichtung der für die überladung erforderlichen Luft in zwei voneinander unabhängigen Verdichters_ufen erfolgt, von denen die erste Verdichters.tufe durch eine Abgasturbine und die zweite Verdichterstufe, «-elche mit einem konstanten Überdruck von mehr als 1,5 ata überladen wird, von der Br ennkraftmaschine über ein Getriebe mit konstantem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird.
Bei einer einstufigen Bren.nkraftmaschin.e, (lie als Flugmotor dient, ist es bereits bekannt, den Verbrennungszylinder mittels zweier Turboverdichterstufen zu überladen, wobei die erste durch eine Abgasturbine angetriebene Verdichterstufe mittels eines Nebenauslasses für das die Abgasturbine beaufschlagende Auspuffgas und die zweite Verdichterstufe mittels eines mehrgängigen Getriebes durch den Flugzeugführer in der Art geregelt werden, dalß bei steigender Höhe gleichzeitig sich die Leistung beider Verdichterstufen vergrößert. Bei dieser Anordnung geht der größte Teil der in den Verbrennungsgasen atri Ende des Arbeitshubes enthaltenen Energie verloren, da nur ein kleiner Teil des Druckgefälles im Turbinenlaufrad in m.ech:anische Arbeit verwandelt «-erden kann.

Ferner ist eine mehrstufige Brennkraftmaschine bekanntgeworden, bei welcher die Entspannungsstufe, in die mittels eines nicht näher beschriebei:en Laders vorverdichtete Luft eingeführt wird, während ihres Aufwärtshubes gewissermaßen als zweite Ver-

dichterstufe dient und nach weiterer Verd'c@r

tung die Luft in den Verbrennungszyli,@ '`

drückt. Es ist also das Volumen der Fr'

luft zu Beginn des Aufwärtshubes der Nie

druckstufe und das Volumen der Verbreh

nungsgase am Ende des Abwärtshubes der Niederdruckstufe gleich groß, so daß dadurch der Entspannungsenddruck der Verbrennungsgase genau so hoch ist wie in einer einstufigen Maschine gleichen Laderdruckes, also etwa 5 ata multipliziert mit dem absoluten Ladendruck. Infolgedessen würde eine nachgeschaltete Abgasturbine nur einen geringen Anteil der in den Verbrennungsgasen verbliebenen Energie in mechanische Arbeit verwandeln können.

Gemäß der Erfindung werden die Verbrennungsgase der Verbrennungsstufe, in der die Ladung in dem gleichen volumetrischen Verdichtungsverhältnis weiterverdichtet wird, w:e es bei den gebräuchlichen einstufigen Brennkraftmasrhinen üblich ist, nach ihrer Arbeitsleistung im Verbrennungszylinderanschließend in den Zylinder einer :als Kolbenmaschine ausgebildeten Entspannungsstufe auf etwa i,s at.a gedehnt, so daß die Abgasturbine mit dem restlichen Druckgefälle beaufschlagt wird. Da also in der zweiten Stufe die Dehnung bei dem Druckgefälle beendet ist, welches die Energie bei adiabatischer Entspannung in einer Turbine auszunutzen gestattet, so wird erreicht, daß kein Teil der Energie durch Entspannung bei konstantem Wärmeinhalt der Verwandlung in mechanische Arbeit . entzogen wird. Ein weiterer technischer Fortschritt ist darin zu sehen, daß das Hubvolumen der zweiten Stufe auf die Hälfte verkleinert wird, so daß das Hubvolumen der Uesamten Maschine ungefähr gleich dem einer unaufgeladenen einstufigen Maschine gleicher Leistung ist, wobei aber gegenüber dieser eine « esentliche Verringerung des Treibstoffveri brauches erzielt wird.
Ferner besteht der technische Fortschritt auch noch darin, da13 es gemäß der Erfindung ermöglicht werden soll, bei nach Otto-Verfahren betriebenen Brenlikraftinaschinen. eine Ab- gasturbine betriebssicher nachzusch.alten, da die Beaufschlagungsternperaturen um mehrere Hundert Grad niedriger sind, ohne eine zusätzliche Spülluftm.enge zur Kühlung des Laufrades zu benötigen, so daß dieser Teil der Ladearbeit erspart und als Nutzarbeit verwendbar wird. Im folgenden soll an einem Fluchtbild der erfindungsgemä13 ausgebildeten Brennkraftmaschine (Fig. i), einer Seitenansicht @Fig. 2) geschnittenem Zylinder und fortgelassener P9,-Aevorrichttin,- und an der geschnittenen .edevorrichtung (Fig.3) das Verfahren beispielsweise erläutert werden.
In Fig. i ist mit i die Abgasturbine bezeichnet, der über die Leitung 2 aus der Entspannungsstufe, welche in Fig.2 mit 3 bezeichnet ist, das Verbrennungsgas zugeleitet wird, welches nach Beaufschlagun.g der Turhinenscb.aufeln in der Leitung I ins Freie strömt. Wie in Fig. i und 3 gezeigt, sitzt auf der Welle 5 sowohl das Laufrad 6 der Abgasturbine als auch das Laufrad ; der ersten Stufe des Turboverdichters 8, während das Laufrad io der zweiten Stufe des Turboverdichters auf .einer mit der Welle 5 nicht in Verbindung stehenden Welle 9 befestigt ist, welche durch ein Getriebe i i von der Kurbelwelle 12 aus abhängig von der Drehzahl des Motors angetrieben wird. Das verdichtete Gemisch bz«-. die verdichtete Luft gelangt durch die Leitung 13 in die Brennkraftzylinder 14, deren Anordnung im Motorblock .aus Fig. ersichtlich ist.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betreiben von mehrstufigen Brennkraftmaschinen mit Überladung, insbesondere als Höhenflugmotoren, bei denen die Verdi htung der für die Überladung erforderlichen Luft in zwei voneinander unabhängigen Verdichterstufen erfolgt, von denen die erste Verdichtersttifc durch eine Abgasturbine und die zweite Verdichterstufe, welche mit einem konstanten Überdruck von mehr als 1,5 ata überladen wird, von.der Brennkraftmaschine über ein Getriebe mit konstantem übersetzungsverhältnis angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase der Verbrennungsstufe (14), in der die Ladung in dem. gleichen volumetrischen Verdichtungsverhältnis weiterverdichtet wird, wie es bei den gebräuchlichen einstufigen. Breimkraftmaschinen üblich ist, nach ihrer Arbeitsleistung im Verbrennutngszylinder (14) anschließend in dein Zylinder (3) einer als Kolbenmaschine ausgebildeten Entspannungsstufe auf etw.i 1,8 ata gedehnt «erden, so daß die Abgasturbine (i) mit dem restlichen Druckgefälle beaufsclilagt wird.