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Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe einer durch Abgasturbogebläse
aufgeladenen luftverdichtenden Viertaktbrennkraftmaschine Bei einer aufgeladenen
luftverdichtenden Viertaktbrennkraftmaschine kann man die Gebläseleistung dadurch
verringern, daß man die Luft zur Auffüllung des Zylinders während des Ansaugehubes
vom Arbeitskolben selbst ansaugen läßt. Das Gebläse braucht dann nur die zur Spülung
und eigentlichen Aufladung .des Zylinders erforderliche Luft zu liefern. Die Ersparnis
an Gebläseleistung ist hierbei sehr beachtlich. Dieses Verfahren ist bei Maschinen,
bei denen das Gebläse von der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird, bekannt.
Man erzielt dadurch einen geringeren Brennstoffverbrauch. Bei Maschinen, die durch
ein Abgasturbogebläse aufgeladen werden, kann man bei Anwendung dieses Verfahrens
bei gleicher Abgastemperatur eine höhere Aufladung erzielen bzw. bei gleicher Aufladung
mit einer geringeren Abgastemperatur fahren.
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Um die Leistung zu steigern, kann man, wie es ebenfalls bekannt ist,
auch den Vorauspuff von den vom Kolben ausgeschobenen Abgasen und den während .der
Spülperiode mit der Spülluft gemischten Auspuffgasen trennen. Diese beiden Gasströme
werden in getrennten Leitungen zu getrennten Düsenkammern derselben Turbine geleitet,
so daß die Druck- und Strömungsenergie der Vorauspuffgase voll ausgenutzt «-erden
kann, da sie durch die beigemischte Spülluft nicht verringert sind.
Die
Erfindung besteht null in der gleichzeitigen Anwendung dieser an sich bekannten
Verfahren bei durch Abgasturbogebläse aufgeladenen luftverdichtenden V iertaktbrennhraftmaschinen.
Erfindungsgemäß «-erden die Abgase der Brennkraftmaschine in zwei getrennten Strömen,
von denen der erste (Vorauspuff) finit Spülluft nicht vermischte Abgase höheren
Druckes und höherer Temperatur und der zweite mit Spülluft vermischte Abgase niederen
Druckes und niederer Temperatur enthält, der Abgasturbine zugeleitet und nach beendeter
Spülung Luft voll atmosphärischem Druck durch den Arbeitskolben selbst in den Zylinder
gesaugt und gegen Ende des Saughubes nochmals Druckluft zwecks Aufladung eingeführt.
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Durch die Vereinigung der beiden all sich bekannten Verfahren wird
außer der Summe der Einzelvorteile darüber hinaus noch erreicht, daß die Spülung
der Brennkraftmaschine verbessert wird. Bei Selbstansau-, g ,ung, der Luft durch
die Brennkraftmaschine b
muß die Spülperiode zwar kurz hinter dem o. T. beendet
sein. Sie wird daher gegenüber der normalen Ausführung `weiter vor dem o. T., also
an einen etwas ungünstigeren Zeitpunkt verlegt oder etwas verkürzt, oder beides
zusammen. Die Trennung des Vorauspuffes von den restlichen Abgasen ermöglicht jedoch
eine bessere Durchspülung der Zylinder der Brennkraftmaschine,weil man in diesem
Falle die Leitung für den Vorauspuff le:liglich mit Rücksicht auf gute Ausnutzung
in der Abgasturbine und die Leitung für die vom Kolben ausgeschobenen und von der
Spülluft ausgespülten Gase nur mit Rücksicht auf eine gute Spülung ausbilden kann.
Die dadurch entstehende Verbesserung der Spü-
lung gleicht nicht nur den durch
das Luftgeverfahren bedingten Spülverlust aus, < ansaul, sondern ergibt
noch einen L'berschuß, so daß zusammen mit der erhöhten Leistung durch die Abgasturboaufladung
eine wesentliche Verbesserung der Brennkraftmaschine erreicht wird.
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Praktisch wird in Weiterausbildung der Erfindung das Verfahren in
der Weise durchführt, dar gleichzeitig mit dein Einlaßventil ein diesem vorgelagerter
Schieber durch die Steuerung des Einlaßventils betätigt wird, der nach der Öffnung
des Einlaßventils dieses zunächst mit der Spül- und Aufladeluftleitung, dann mit
der Atmosphäre und schließlich wieder mit der Spül- und Aufladeleitung verbindet.
Es ist zwar bekannt, einen Drehschieber für die Steuerung besonderer \ achladekanäle
von der Königswelle anzutreiben, die zum Antrieb der die Ein- und Aislaßventile
steuernden -Nockenwelle dient. Es handelt sich jedoch hierbei um einen Schieber,
der mit dein ventilgesteuerten Einlaßkanal in keinerlei "Zusammenhang steht. Nach
der Erfindung steuert demgegenüber der Schieber den Zugang zum Einlaßventil.
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In der Zeichnung ist eine Brennkraftmaschine beispielsweise dargestellt,
die nach dein neuen Verfahren betrieben wird, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt
durch die Brenlikraftinaschinenanlae nach der Linie 1-I in Abb. -, Abb.2 eine' Draufsicht
auf den Zylinderdeckel der Brennkraftmaschine.
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In dem Zylinder i läuft der Kolben 2, der mittels einer Pleuelstange
3 mit der Kurbel .I verbunden ist. Im Zylinderdeckel s sind die Auslaßventile 6
und ; angeordnet (s. Abb. 2), von dellen das Ventil 6 den Vorauspuff und das Ventil;
den Auspuff der restlichen Abgase, die teilweise mit Spülluft vermischt sind, steuern.
Vom Venti16 führt die Leitung 8 zur Düsenkanliner g der Abgasturbine io, während
die Leitung ii das Ventil; mit einer anderen Düsenkammer 12 verbindet. Voll der
Turbine io wird ein auf der gleichen Welle angeordnetes Gebläse 13 angetrieben,
voll -dem Druckluft zur Spülung und Aufladung durch die Leitung 1d. zum Einlaßventil
15 geführt wird. Vor dem Einlaßkanal 16 ist ein Rohr 17 angeordnet, dessen Innenraum
über die Öffnung i8 mit ihin in Verbindung stellt. Durch das Rollt= 17 ist
die Stollstall5e ig für das Einlaßventil i; geführt, all welcher ein Schieber 2o
befestigt ist, der je nach seiner Stellung den Einlaßkanal 16 entweder mit der Leitung
i.1 oder mit dem zur :ltiiiosphäre offenen Rohrstutzen 21 verbindet. Die Stoßstange
id wird von der Steuerwelle 22 angetrieben und bewegt mit dein Schieber 20 über
den Kipphebel -a3 gleichzeitig das Einlaßventil 15. Die Auspuffventile 6 und 7 werden
voll den Kipphebeln 24 und 25 und den Stoßstangen 26 und 27 (Abb. a) bedient.
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DieWirkungsweise der Brennkraftmaschine ist folgende: Nach erfolgter
Zündung und Verbrennung des im Arbeitszylin#ier befindlichen Brennstoffluftgemisches
öffnet, noch bevor der Kolben 2 während seines Arbeitsliubes den u. T. erreicht
hat, das Vorauspuffventil6, und ein Teil der Z'erbrennungsgase verläßt den Zylinder
i und strömt durch die Leitung 8 zur Düsenkammer g der Turbine io, in welcher er
infolge seines verhältnismäßig hohen Druckes und seiner Temperatur eine wesentliche
Leistung verrichtet. Bei Erreichung des u. T. durch den Kolben 2 oder kurz danach
schließt das Ventil 6, und das Ventil 7 öffnet jetzt, durch das die bereits
weiter entspannten Brenngase von dem aus-«närts 'gehenden Kolben 2 in die Leitung
i i ausgeschoben werden, um voll dort der Düsenkammer 12 zuzuströmen. Vor Erreichung
des
o. T. des Kolbens 2 öffnet das Einlaßventil 15. Zu dieser Zeit steht die Stoßstange
1g und mit ihr der Schieber 2o so, daß Druckluft aus dem Gebläse 13 durch die Leitung
14, die Öffnung 18 und den Kanal 16 in den Zylinder i eintreten und bei weiterhin
geöffnetem Ventil 7 die restlichen Verbrennungsgase ausspülen kann. Bei weiterer
Aufwärtsbewegung der Stoßstange ig schließt .der Schieber die Verbindung des Kanals
16 mit der Druckluftleitung 14 ab. Die Spülung des Arbeitszylinders ist beendet,
und das Ventil6 schließt. Sobald der o. T. durch den Kolbdn 2 erreicht ist, bzw.
kurz danach, hat,der Schieber bei seinem Auswärtsgang den Kanal 16 mit .dem Rohrstutzen
21 verbunden, so daß beim Kolbeneinwärtsgang Luft aus :der Atmosphäre in den Zylinder
gesaugt wird. furz vor Beendigung des Saughubes hat der Schieber 2o bei seinem Abwärtsgang
den Kanal 16 wieder mit der Druckluftleitung 14 verbunden, .so daß jetzt Druckluft
in den Zylinder strömt und ihn bei geschlossenen Anlaßventilen auflädt. Die Aufladung
hält so lange an, bis der Druck im Zylinder durch den wieder auswärts gehenden Kolben
2 sich dem Druck der Aufladeluft nähert. Dann schließt das Einlaßventil 15,
und die Luftladung wird durch den Kolben 2 weiter verdichtet. Gegen Ende des Verdichtungshubes
wird der Brennstoff in den Zylinder i eingebracht, gekündet und verbrannt. Am Ende
des anschließenden, arbeitsleistenden Ausdehnungshubes schließt sich der gleiche,
vorstehend beschriebene Kreislauf wieder an.
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Die Brennkraftmaschine, welche nach dem neuen Verfahren arbeitet,
zeichnet sich bei erhöhter Leistung vor allem durch bauliche Einfachheit aus.
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Eine Brennkraftmaschine, die nach diesen Gesichtspunkten gebaut ist,
unterscheidet sich auch -nur sehr wenig von einer normalen Brennkraftmaschine. Abgesehen
von den Leitungen, muß lediglich der Zylinderdeckel durch einen anderen ersetzt
und die Steuerung entsprechend geändert werden, wenn man aus einer normalen Brennkraftmaschine
eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende aufgeladene Brennkraftmaschine
machen will. Das hat den großen Vorteil, daß auch bereits vorhandene Brennkraftmaschinen
ohne große Schwierigkeiten leistungssteigernd umgebaut werden können.