DE821879C

DE821879C - Swirl diaphragm for regulating the boost pressure on boost fans of internal combustion engines

Info

Publication number: DE821879C
Application number: DED985A
Authority: DE
Inventors: Odilo Schwaiger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1950-02-11
Filing date: 1950-02-11
Publication date: 1951-11-22

Description

Drallblende zur Regelung des Ladedrucks an Ladegebläsen von Brennkraftmaschinen T)ie Erfintlung bezieht sich auf eine Drallblende zur Regelung des Ladedruck an Ladegebläsen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Fahrzeugmotoren. J)ie Größe und Drehzahl solcher Ladegebläse wird im allgemeinen so gevählt, daß bereits im mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmascll e ein möglichst hohes Drehmoment derselben erzielt wird. d. h. der volle Ladedruck wird bereits bei etwa 2/3 der Motordrehzahl erreicht. Eine weitere Erhöhuiig des Ladedrucks bei darüber hinausgehender Alotordrehzahl wurde bisher in der Regel durch Drosseln der Luftzufuhr am Ladegebläse mittels einer vom Ladedruck gesteuerten Klal)l)e verhindert. I)iese ist von Drosselung bewirkt jedoch eine zu große Abweichung von der Ladercharakteristik und führt innerhalb der Schallfelsegmente des Laderrades zu Wirbelbildungen. l)ie hierfür aufzuwendende Leistung setzt sich vollständig in Wärme, d. h. in Erwärmung der Ladeluft, um und beeinträchtigt sowohl den volumetrischen als auch den thermischen Wirkungsgrad des aufgeladenen NIotors erheblich.Swirl diaphragm for regulating the boost pressure on the boost fans of internal combustion engines T) ie The invention relates to a swirl diaphragm for regulating the boost pressure on the boost fans of internal combustion engines, in particular vehicle engines. J) ie size and speed such supercharger is generally chosen so that already in the middle speed range the Brennkraftmascll e the highest possible torque is achieved. d. H. the full boost pressure is already reached at around 2/3 of the engine speed. One The boost pressure was further increased when the motor speed was exceeded so far usually by throttling the air supply to the charge fan by means of a Boost pressure controlled Klal) l) e prevented. I) this is caused by throttling, however too great a deviation from the charger characteristics and leads within the sound rock segments of the loader wheel to vortex formation. l) The service to be expended for this is settled completely in heat, d. H. in heating the charge air in order to and adversely affect both the volumetric as well as the thermal efficiency of the charged engine considerable.

Zur Vermeidung dieses Nachteils hat man bereits sogenannte Dralldrosseln bzw. Drallblenden auf der Saugseite des Ladegebläses vorgesehen. Das sind Leitapparate mit in ihrer Steigung einstellbaren Schaufeln, die dem Gebläselaufrad vorgeschaltet werden und der Luft vor ihrem Eintritt in das Laufrad einen regelbaren Drall erteilen. Dieser bewirkt. ohne Beeinträchtigung der Strömung, nur eine Begrenzung der Differenz der wirksamen Umfangsgeschwindigkeiten und damit des Ver- dichtungsgrades des Laders. Der hierfür notwendige I>auliche Aufwand ist jedoch für Antriebsmaschinen von Fahrzeugen, beispielsweise von Lastkraftwagen, im allgemeinen wirtschaftlich nicht tragbar. Dieser Mangel wird durch die Erfindung beseitigt. So-called swirl throttles are already in place to avoid this disadvantage or swirl diaphragms are provided on the suction side of the charge blower. These are guide apparatuses with adjustable pitch blades, which are connected upstream of the fan impeller and give the air an adjustable swirl before it enters the impeller. This causes. without affecting the flow, just limiting the difference the effective circumferential speeds and thus the degree of sealing of the loader. The external effort required for this, however, is for drive machines of vehicles, such as trucks, are generally economical not portable. This deficiency is eliminated by the invention.

Die Erfindung besteht darin, daß in dem sich nach dem Gebläselaufrad hin verjüngenden Ansaugstutzen des Ladegebläses eine mit festen Schaufeln versehene Drallblende angeordnet ist, die dort gegen die Wirkung einer oder mehrerer Federn in der Strömungsrichtung der Luft axial verschiebbar ist. The invention consists in that after the fan impeller towards the tapering intake of the charge blower one provided with fixed blades Swirl diaphragm is arranged, which there against the action of one or more springs is axially displaceable in the flow direction of the air.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Schnitt durch den Einlaufteil eines Ladegebläses für einen Kraftfahrzeugmotor. The drawing shows an embodiment of the invention in one Section through the inlet part of a supercharger for a motor vehicle engine.

Das als Radialverdichter ausgebildete Ladegehläse hesteht in bekannter Weise aus dem Gehäuse I und dem Laufrad 2, das von der zum Antrieb des Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine mittels eines tYbersetzungsgetriebes mit verhältnismäßig hoher Drehzahl in der Richtung des Pfeiles I8 angetriehen wird. Die Drehzahl des Gebläses ist dabei im Verhältnis zu derjenigen der Antriebsmaschine so gewählt, daß das Gebläse bereits den vollen Ladedruck erzeugt, wenn die Welle der Antriebsmaschine ungefähr 2/3 ihrer höchsten Betriebsdrehzahl erreicht hat. Bei weiterer Erhöhung der Antriebsdrehzahl muß also eine Drosselung der Ladeluft stattfinden, die durch die im folgenden näher beschriebene Einrichtung mit verhältnismäßig geringen Energieverlusten selbsttätig vorgenommen wird.The loading fan, designed as a radial compressor, is known in the art Way from the housing I and the impeller 2, which is used by the drive of the vehicle serving internal combustion engine by means of a transmission with relatively high speed is approached in the direction of arrow I8. The speed of the The fan is selected in relation to that of the drive machine so that that the fan already generates the full boost pressure when the shaft of the prime mover has reached approximately 2/3 of its highest operating speed. With further increase the drive speed so a throttling of the charge air must take place through the device described in more detail below with relatively low energy losses is made automatically.

Der Ansaugstutzen 3 des Gebläses ist bei 4 nach dem Laufrad 2 hin konisch verjüngt. Am äußeren Ende des Stutzens 3 ist ein Tragkörper 5 an radialen Speichen 6 fest angeordnet, in dem ein Zapfen 7 axial verschiebbar, aber undrehbar gelagert ist. Mit dem inneren Ende des Zapfens ist die Nabe 8 einer mit starren Schaufeln 9 versehenen Drallblende fest verbunden. An dem äußeren Ende des Zapfens 7 ist eine Hülse IO befestigt, gegen deren noden II sich eine Schraubenfeder I2 mit ihrem einen Ende stützt. Das andere Ende dieser Feder legt sich gegen einen längs verschieblich in der Hülse IO und auf dem Zapfen 7 geführten Ring I3. The intake port 3 of the fan is at 4 towards the impeller 2 conically tapered. At the outer end of the connector 3, a support body 5 is on radial Spokes 6 fixedly arranged in which a pin 7 is axially displaceable but non-rotatable is stored. With the inner end of the pin, the hub 8 is a rigid one Blades 9 provided swirl diaphragm firmly connected. At the outer end of the pin 7 a sleeve IO is attached, against whose nodes II a helical spring I2 with one end. The other end of this spring rests against you longitudinally displaceable in the sleeve IO and on the pin 7 guided ring I3.

Zwischen diesem Ring und einem Absatz 14 in der Bohrung 15 des Tragkörpers 5 ist eine zweite, stärkere Schraubenfeder I6 angeordnet. Unter der Wirkung der beiden Federn I2, I6 nimmt die Drallblende 8, 9 die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage ein, in welcher sie sich im weitesten Querschnitt des verjüngten Teiles 4 des Ansaugstutzens befindet.Between this ring and a shoulder 14 in the bore 15 of the support body 5 a second, stronger helical spring I6 is arranged. Under the action of two springs I2, I6, the swirl diaphragm 8, 9 takes the one shown in the drawing Rest position, in which it is in the widest cross-section of the tapered part 4 of the intake port.

Die Vorspannung der Federn I2, I6 ist so bemessen, daß die Drallblende in dieser Ruhelage verbleibt, bis das Gebläse mit steigender Drehzahl den vollen Ladedruck erreicht hat. Die vom Gebläse aiigesaugte Luft nimmt bis dahin ihren Weg im wesentlichen durch den die Drallblende umgebenden Ringraum I7, wobei ihr noch kein erheblicher Drall aufgezwungen wird. The bias of the springs I2, I6 is dimensioned so that the swirl diaphragm remains in this rest position until the fan reaches its full capacity with increasing speed Has reached boost pressure. The air sucked in by the fan takes its way until then essentially through the annular space I7 surrounding the swirl diaphragm, with you still no significant twist is imposed.

Bei weiterer Erhöhung der Antriebsdrehzahl des Gebläses wird die Drallblende jedoch durch den wachsenden Sog im .Ansaugstutzen gegen die Wirkung der Federn 12, I6 mehr und mehr in den verjüngten Teil 4 des Stutzens hineingezogen, bis sie bei der höchsten Betriebsdrehzahl die Stellung' einnimmt. Infolge der dabei eintretenden Ver engung des freien Ringquerschnittes I7 muß nunmehr die angesaugte Luft ihren TVeg mehr und mehr durch die Drallblende nehmen, in welcher ihr eine drehende Bewegung in der Drehrichtung des Laufrades 2 erteilt wird. Dadurch erfolgt eine verlustarme Drosselung der angesaugten Luftmenge. If the drive speed of the fan is increased further, the Swirl diaphragm, however, counteracts the effect due to the growing suction in the intake manifold the springs 12, I6 pulled more and more into the tapered part 4 of the nozzle, until it assumes the position 'at the highest operating speed. As a result of doing this occurring Ver narrowing of the free ring cross-section I7 must now be sucked Air take your TVeg more and more through the swirl diaphragm, in which you one rotating movement in the direction of rotation of the impeller 2 is issued. This takes place low-loss throttling of the amount of air drawn in.

Beim Vorrücken der Drallblende aus der Ruhelage g in die innerste Stellung 9' wird zunächst die schwächere Feder 12 und <lann erst die stärkere Feder I6 zusammengedrückt. Es entsteht dadurch eine Federcharakteristik mit einer gebrochenen, im letzten Teil des Federwege steiler ansteigenden Kennlinie. Statt mehrerer verschieden starker Schraubenfedern kann auch eine Kegelfeder, eine Taillenfeder oder jede andere Xrt von Federn verwendet werden, deren Widerstand beim Zusammendrücken mit mehr als linearer Progression wächst. When moving the swirl diaphragm from the rest position g into the innermost Position 9 'is initially the weaker spring 12 and then only the stronger one Spring I6 compressed. This creates a spring characteristic with a broken characteristic curve that rises steeply in the last part of the spring travel. Instead of Several differently strong coil springs can also be a conical spring, a waist spring or any other Xrt of springs can be used, their resistance to compression grows with more than linear progression.

Die Abstimmung der Feder muß in jedem Falle nur derart vorgenommen werdell, daß sie im Uherdrehzahlbereich des Gebläses dem auf die L)rallblende ausgeübten wachsenden Sog jeweils so weit nachgibt, wie es zur Erzielung des günstigsten nrossel-bzw. Dralleffektes bei der betreffenden 1)drehzahl notwendig ist.The tuning of the spring only needs to be done in this way in each case werdell that they exerted on the L) rallblende in the upper speed range of the fan growing suction in each case as far as it is necessary to achieve the cheapest throttle or. Swirl effect at the relevant 1) speed is necessary.

PATENTANspnt'ciiE: I. Drallblende zur Regelung des Ladedrucks an Ladegebläsen von Brennkraftmaschinen, inshesondere von Fahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß clie mit starren Schaufeln versehene Drallblende (8, 9) in einem sich nach dem Gebläselaufrad (2) hin verjüngenden Teil (4) des Gebläseansaugstutzens (3) gegen die Wirkung einer oder mehrerer Federn (12, I6) axial in der Strömungsrichtung der Luft verschiebbar angeordnet ist. PATENTANspnt'ciiE: I. Swirl diaphragm for regulating the boost pressure Charging fans of internal combustion engines, in particular of vehicle engines, thereby characterized in that the swirl diaphragm (8, 9) provided with rigid blades in one after the fan impeller (2) tapering part (4) of the fan intake (3) against the action of one or more springs (12, I6) axially in the direction of flow the air is arranged displaceably.

Claims

2. Swirl diaphragm according to claim I, characterized in that the on the swirl diaphragm (8, 9) acting springs (12, I6) are designed so that their Characteristic increases with more than a linear progression.