DE801596C - Aufgeladene Brennkraftmaschine fuer Fahrzeugantrieb - Google Patents

Description

• Aufgeladene Brennkraftmaschine für Fahrzeugantrieb

  1>cr 1.:1-1111d1111- lad die Aufgabe zugrunde, citlu

  I@re11111;raftmasclline. insllesott<lere Dieselmotor, so

  aufzuladen, daß entsprechend den Forderungen des

  Paltrzeugbetricl@cs Ladedruck und Drelimontent

  mit fallender Drehzahl ansteigen. Bei Dampfantriel>

  ist es ohne weiteres möglich, die geforderten Zug-

  ki"iifte bei <ien verschiedetleii Gescli@N-ittdigkeitetl

  zu erzeugen. <1. lt. hei der Anfahrt die größte Zug-

  kraft aufzuhringeu, die <lann bei steigender Ge-

  sclll\ iulligkeit entsl@rechetill abnimmt. Beim Antrieb

  eines Fahrzeu@'s durch eine Brennkraftmaschine

  liißt sich diese @ugkraftcharahteristik in der Regel

  stur mittels einer I:ucrgieumi@andlung (Stufen-

  (l; 1 zum Inganghalten der

  lil"fllllkl'attlilasC11@171' allein 71111ilchst einmal eitle

  bestimmte Drehzahl tiotN\-eii<lig ist (Leerlaufdrell-

  zahlj und zur Steigerung des Drehmomentes auch

  eitle entsprechende Drellzahlsteigerung erforderlich

  ist. Das benötigte Stufengetriebe versucht aber

  ci11c11 nicht unerheblichen L:nergie@-erlust. der auf

  I@@lstcn @lrr Leistung der 1irenttkraftill:iscliiile gellt.

  11. h. 11c1- Wirkungsgrad der gesamtoll .\ntricl>s_

  anlage wird schlecht.

  Nach ller L1-Iindung wird eine bessere Anpassung

  des Drchmclmentes der Brennkraftmaschine an die

  Zugkraftanforderungen des Fahrzetlghetriebes da-

  durch erreicht. daß lltir ein Teil llct- ]In al>gas-

  getr@elletlcti Verdichter erzeugten Druckluft der

  I@reuuhraftm;iscllitle als Verbrennun:;shift ztt-c-

  führt wird. \\:ihrend der übrige Teil durch einen

  mit \-()1i der _@11g<tstttrllitte kommenden Abgasen

  gclleizteii \\ :ii-nic°attstattsclier erhitzt und der Ah-

  als Beimischung zu Gien _\1>-

  gascll e011 der l@rennl:raftmaschine oder in ein -C_

  sondertes Turbinenrad zugeführt wird. In der

  .\1lgaszulcitung zur Abgasturbine ist außerdem eine

  rcgelllare Abblaseeorrichtung angeordnet, die 1111

  1-@llercll I@rclizab111@reich der I@renukraftnlasrhillc

  in 1':itigkeit tritt. In den Fällen, in denen die Erzctrg;iirg eine: mit fallender Drehzahl der Brennkraftniaschir:e steigenden Ladedruckes mit einem 1\'ä rnieatistatrscher allein nicht ausreichend ist, wird in Weiterausbildung der Erfindung eine zussitzliche Brernikaninner angeordnet, deren Brenngase in der den Ladeverdichter antreibenden Abgas-Würden. Die Brennkammer hat zwar eine 1?rliöliung des Brennstof-erbrauches der Gcsatiittrtilage zur Folge, die aber zumindest in \'erhindung mit dein Wärmeaustauscher kaum Trf@l;cr ist, als der Verlust, der durch elektrische ()der hydraulische Cbertragung des Drehmomentes -in die Fahrzeuglader bedingt ist. Die Brennkammer @@ ird ini Fahrzeugantrieb voll automatisch geregelt.
• In der Zeichnung sind in A66. i bis 4 mehrere Schaltscheunen für die Aufladung der Brenikraftniaschine gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Mit a ist der Verdichter, mit b die Brennkraitniaschine, mit c die Turbine, mit d der Wärmeaustatrscher, mit e das :\bblaseorgan bezeichnet. liei dir Schaltung nach den Abb. i und 2 wird die durch Gien Wä rnieaustauscher d strömende Druckluft deri Abgasen zugemischt. In den oberen Drehzahl(7n @N ird das Ventil e auf »Abblascn« gestellt tAbh, r), während beispielsweise bei halber Drehzahl (AN). 2) die gesamten Abgase aus der Brennkraftmaschine b der Abgasturbine c zugeführt werden. -lit / sind noch Rückschlagventile bezeichnet, die die Druckspitzen im Ausputtgas von dein Wärnicatistauscher fernhalten. An der Einmündung der Verbindungsleitung in die Auspuffleitung hi)riiicri diese auch nach Art eines Venturirohres verengt «erden, so daß durch die strömenden Ausptttig::se eine Sangwirkung auf die durch den \1"ärrneaustauscher strömende Luft ausgeübt wird. Dieav llaßnahnien dienen zur Gewährleistung der Luftströmung durch den Wärrneaustauscher in der gewünschten Richtung.
• Hei cer .lusführung nach den Abb. 3 und 4 wird rlie irn -Värmeaustauscher d erhitzte Druckluft einer anderen Turbinenstufe bzw. einem anderen Turbinenrad als die Abgase von der Brentikraftinaschine b zu-eführt. Auch hier wird im oberen Drehzahlbereich das Abblaseorgan e @e<ifttiet (A66. 3).
• 1)icse#ti Schaltungen liegt der Gedanke zugrunde, durch (ten Wärrneaustauscher zunächst im ganzen I )reazalill>ereich den \Virkungsgrad der Aufladegrul>l)e zu verbessern und dadurch einen hohen Ladedruck zu erzeugen, auf den man dann bei hi;herc#n Motordrehzahlen verzichtet. Eine solche he;elung hat für die Fälle Bedeutung, in denen die Aufladegruppe aus @@'irktingsgradgriin(leri eine bestimmte Größe nicht unterschreiten soll und die Auslegung auf niedrige Motordrehzahl und Ab- ohne Wärmeaustatischer zu kleinen Strömungsmaschinen führen würde.
• 1) ie \ttswirkung eines Motors mit der oben angegebenen Drehmomentcharakteristik auf die Zugkraft bei livdraulischer Kraftübertragung ist in .\bt@. ; für zwei Fälle dargestellt und mit der Zugkraftcharakteristik eines Motors mit gleichbleibendem Drehmoment verglichen. Da bei einem Motor rnit ansteigendem Drehmoment der hydraulische Wandler in einem kleineren Übersetzungsbereich arbeiten kann, läßt sich damit eine höhere Zugkraft bei niedriger Geschwindigkeit erzielen. Angenähert ergibt ein Wandler allein (Fall a) etwa eine Zugkraftcharakteristik, wie Wandler und Kupplung beim normalen Motor. Ein solcher Zugkraftverlauf dürfte für den Trielnvagen ausreichen. Wandler und Kupplung bei verbesserter Drehmomentcharakteristik (Fall b) verhält sich etwa wie Wandler + zwei Kupplungen beim normalen ?Motor. Es ist zweckmäßig, \Vandler und Kupplung in einer Strömungsmaschine wie beim Trilock-Getriebe zusammenzubauen. Ein Zugkraftverlauf nach der ausgezogenen Kurve (Abb. 3) rechts (Wandler + Kupplung j- angepaßtes Drehmoment) genügt den Anforderungen des 1,okoitioti\-1>etriebes weitgehend. Gegenüber der Anordnung Wandler 1\'andler beim normalen Motor hat die Anordnung Wandler + Kupplung mit angepaßtem Drehrnomentverlauf den \ orteil eines besseren Wirkungsgrades im gesamten Kupplungsbereich. Die \-Virkungsgradverbesserung bei Anwendung gleichartigen Strömungsgetriebes in beiden Fällen geht aus der lotrecht schraffierten Fläche in den unteren Bildabschnitten hervor.
• Eine statt des Wärmeaustauschers oder zusätzlich zum Wärrneaustauscher angeordnete Brennkammer bietet die Möglichkeit, das Drehmoment des Dieselmotors bei niedrigen Drehzahlen weiter zu erhöhen und das Drehniornentmaximuni in das Gebiet noch niedriger Drehzahlen zu legen. In der Abb.6 ist eine Schaltung mit Brennkammer schematisch dargestellt. Die gleichen Gegenstände wie in der A66. i bis 4 sind mit den gleichen Kennbuchstaben bezeichnet. Die zusätzliche Brennkammer ist mit dem Buchstaben »g« kenntlich gemacht. Durch die Anordnung der Brennkammer ist eine weitere Vereinfachung der Strömungsgetriebe möglich, im Grenzfall eine hydraulische Kupplung allein. Den Kurven in A66. 7 wurde ein 1\lotor zugrunde gelegt, dessen Nutzdruck bei 3o °,!o der Höchstdrehzahl durch Aufladung mit Hilfe von Wärmeaustauscher und Brennkammer auf das dreifache des Nutzdruckes bei Höchstdrehzahl gesteigert werden soll, etwa von 8 auf 24 kg/cm2. In diesem Fall genügt zur Kraftübertragung ein Wandler oder eine Kupplung allein. Die Kupplung ergibt gegenüber dem in dem Geschwindigkeitsbereich 30 bis iooo/o einen besseren Wirkungsgrad, aber in dem Bereich 30 bis <% kein ansteigendes Drehmoment mehr. Trotzdem dürfte die Kupplung in den meisten Fällen dem Wandler vorzuziehen sein, da die beim Wandler im Bereich der niedrigen Geschwindigkeit noch weiter ansteigende Zugkraft wegen Überschreiten der Reibungsgrenze nicht immer ausgenutzt werden kann.
• In den vorstehenden Ausführungen ist in erster Linie bei den höheren Drehzahlen immer die Abblasung eines Teiles der <.'£uspuffgase in Betracht gezogen «-orden, weil dieses -Moment maßgebend für den Fahrzeugmotor und seinen Drehmoment

  charakteristisch ist. \1a11 kann aber auch den

  `,\-:irntea ttstauscllcr ;'.itz allgemein für I@reuttl.:raft-

  maschinen mit Aufladung in Anwendung bringen

  und ',@irtl beim Vorliegen bestimmter \-orausset-

  zuiigcn cinc l:rli@iltult@@ dt's @csamt@@-irkungsgrafles

  erreichen. \ l@rausgcsctzt 1111;1.l hierbei allerdings

  eilt IM Wirkungsrad der @tr@imungsmaschilten

  werden.

Claims (1)

1. h-1TE\TA\SPLI`CltE: 1. .@tlt;@@f'l;l(ll'ilc' lirt'llllkl'aftnlasCltltlf', lllSltf'_ sl>ndcre für hahrzeugantricie bei der La(edru. h um! I)rclinetlilcln mit fallender 1)relizahl an- dadurch gukunlizeichnct. (1a1.1 inn;rita:l, fies ganzcli oder i11tlcrllal1l eines bestimmten I);cltzahl!%crcic!ics 11s \hens nur ein Teil a' @asgctridielicn Verdichter erzeugten 1)rnckluft Eiei- Itrclinkrafnnaschine als Nir- brciniungsluft zugcfültrt 1\i1-(1, t\ äliretiü fier übrige "heil clttl-cll eincii mit von der Altgas- turitin(' kommeudun -\I1«asen beheizten \\'ärme- austat;schrr erhitzt u1111 df'r Abgasturbine citt- ueder als I;eintiulitmg zu tim Al>gas<ti von fier llrcnnkratlll;tscl;ilt@' 1-1d(°1 eitler- gesondurtoit "Iurllincnstufc ulimittclllar zugeführt wird. Anordnung nach Anspruch i, dadurch pe- kennzeichnet, 6a13 in der Abgaszuleitung zur ;Uhgasturl>ine ein regell)ares Abblaseorgan an- geordnet ist, das im oberen Drehzahlbereich der Brewikraftmaschine in Tätigkeit tritt. ,i. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gu- kennzeichnet. daß für die Erhitzung der nicht der Breinikraftniaschine zugeführten l)rucklt,ft neben <lern \\'ärineaustauscher noch eine llrenn- kantlner vorgesehen ist, in der von außen zuge- führter Brennstoff verbrannt wird. .l. Anordnung nach Anspruch r, dadurch ge- kennzeichnet, daß in die Verb ndtntgsleitung z\\ ischun Wä rrticaustatischer und Ausptlrileitung des Motors lZückschlagventile oder lZiick;tr<iin- drosseln eingebaut werden, die bei veränder- licltem Druckverlauf in der Auspuffleitung Erie \uspuftst@i(.ievom\',-ä rmcaustauscltcrfernhalten. ;. Anordnung nach Anspruch i. dadurch ge- kennzeichnet, dal3 die Auspuffleitung(en) an der Eiltmündtmg der Verbindungsleitung nach Art eines Venturirohres verengt wird, sf) daß durch die stri)menden eine Saug- irkung auf die durch Elen \`,'ä irneaustauscher strömende Luft ausgeübt wird.