DE866114C

DE866114C - Internal combustion engine with two centrifugal fans for flushing or charging

Info

Publication number: DE866114C
Application number: DEK4301D
Authority: DE
Inventors: Wilibald Scholz
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1940-12-03
Filing date: 1940-12-03
Publication date: 1953-02-05

Description

Brennkraftmaschine mit zwei Schleudergebläsen für die Spülung oder Aufladung Die Erfindung bezieht sich auf eine mit wechselnden Drehzahlen arbeitende Brennkraftmaschine mit zwei hintereinandergeschalteten, die Spülung und Ladung bewirkenden Schleudergebläsen; von denen das Hauptgebläse von. der B.rennhraftmaschin:e und das Hilfsgebläse durch eine fremde Kraft angetrieben wird. .Internal combustion engine with two centrifugal fans for flushing or Supercharging The invention relates to a working with changing speeds Internal combustion engine with two series-connected, which effect flushing and charging Centrifugal blowers; of which the main fan of. the B.rennhraftmaschin: e and the auxiliary fan is driven by an external force. .

Bei den bekannten B.:rennkraftmaschinen dieser Art wird das Hauptgebläse durch eine von der Brennkraftmaschine mit Abgasen gespeiste Abgasturbine angetrieben. Das fremd, z. B. von einem Elektromotor angetriebene Hilfsgebläse hat die Aufgabe, bei niedriger Drehzahl oder schwacher Belastung der Maschine, wenn für die Abgasturbine nicht genügend Auspuffgase vorhanden sind, die Spülung aufrechtzuerhalten und bei hoher Belastung als dem Turbosatz vor- oder nachgeschaltete Verdichterstufe d .en Spüldruck zu erhöhen, so daß eine gewisse Auflad'ung der Maschine erzielt wird.In the known B.:rennkraftmaschinen of this type, the main fan driven by an exhaust gas turbine fed with exhaust gases by the internal combustion engine. That strange, z. B. An auxiliary fan driven by an electric motor has the task of at low speed or low machine load, if for the exhaust gas turbine there are not enough exhaust gases to maintain the purge and at higher load than the compressor stage upstream or downstream of the turbo unit d .en To increase the flushing pressure, so that a certain charging of the machine is achieved.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei durch ein Schleudergebläse gespülten oder aufgeladenen Brennkraftmaschinen, welche gegen einen gleichbleibenden Gegendruck, z. B. in eine Wasservorlage oder bei Schiffskraftanlagen unter Wasser, auspuffen, einen wirtschaftlichen Betrieb sicherzustellen. Ein. wirtschaftlicher Betrieb ist bei gegen einen gleichbleibenden Gegendruck auspuffenden Maschinen:, die mittels eines drehzahlabhängig angetriebenen Schleudergebläses gespült werden, nicht ohne weiteres möglich, weil sich bei Schleudergebläsen das Ansaugevolümen proportional, der Gebläsedruck jedoch quadratisch mit der Drehzahl ändert. ,Hieraus ergibt sich, daß bei richtiger Bemessung des Schleudergebläses. für die Betriebsdrdhzahl mit abnehmender Drehzahl, für die Spülung jeweils nur der Unterschied zwischen dem sich bei der neuen Drehzahl einstellenden Gebläsedruck und dem gleichbleibenden Gegendruck zur Verfügung steht, so daß die Spülung mit abnehmender Drehzahl der Maschine sehr schnell schlechter wird und sobald der fallende Gebläsed'ruck den am Ende der Auspuffleitung zu überwindenden. Gegendruck erreicht, ganz unterbunden wird. Bemißt man das Gebläse dagegen so groß, daß es bei der niedrigsten Drehzahl den Spüldruck und den gleichbleibenden Gegendruck aufbringt, so erzeugt es bei höheren Drehzahlen infolge der quadratischen Zunahme des, Gebläsedruckes.einen wesentlich nöherenDru.ck und fördert deshalb nutzlos ein Vielfaches der zum Spülen notwendigenLuftmenge durch dieM'aschine.The object of the invention is to use a centrifugal fan flushed or supercharged internal combustion engines, which against a constant Back pressure, e.g. B. in a water reservoir or underwater in marine power plants, to ensure economical operation. A. more economical Operation is with machines exhausting against a constant back pressure :, the driven by means of a speed-dependent Centrifugal blower are not easily rinsed because centrifugal fans do The intake volume is proportional, but the blower pressure is the square of the speed changes. , It follows from this that with the correct dimensioning of the centrifugal fan. for the operating speed with decreasing speed, for purging only the Difference between the blower pressure set at the new speed and the constant back pressure is available, so that the flushing with decreasing speed of the machine gets worse very quickly and as soon as the falling Blower pressure to be overcome at the end of the exhaust line. Counter pressure reached, is completely prevented. On the other hand, if the fan is dimensioned so large that it is at the lowest Speed applies the flushing pressure and the constant back pressure, so generated at higher speeds due to the quadratic increase in the fan pressure significantly higher pressure and therefore uselessly promotes a multiple of that for flushing required amount of air through the machine.

Diese durch den gleichbleibenden Gegendruck verursachten Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß durch ein Hilfsgebläse behoben, das le-,digfich zum Ausgleich dieses Gegend ruckes dient, zu diesem Zweck mit konstanter Drehzahl betrieben wird und so bemessen ist, daß dabei seine Förderleistung mindestens der größten Spülluftrmenge entspricht.These difficulties caused by the constant back pressure are remedied according to the invention by an auxiliary fan that is only used to compensate this area is used jerk, is operated for this purpose at constant speed and is dimensioned so that its delivery rate is at least the largest amount of scavenging air is equivalent to.

Das von der Maschine angetriebene Hauptspülgebläse fördert bei dieser Anordnung und. Ausbildung des Hilfsgebläses die von .der Maschinendrehzahl abhängige S-pülluftmenge und, verdichtet sie auf den ohne den gleichbleibenden Gegendruck erforderlichen Spüldruck, während. das. Hilfsgebläse unabhängig von der Maschinendrehzahl den gleichbleibenden Gegendruck überwindet. Dias Hilfsgebläse hebt somit den Druck des Spülmittels um den Gegendruck an und schafft damit für das Hauptgebläse dieselben Bedingungen, wie sie bei einer in die Außenluft auspuffenden Maschine vorhanden sind.The main wash fan driven by the machine promotes this Arrangement and. Training of the auxiliary fan depending on the machine speed S-purge air volume and, compresses it to the without the constant counter pressure required flushing pressure while. that. Auxiliary fan independent of the engine speed overcomes the constant back pressure. The auxiliary fan thus increases the pressure of the detergent by the counter pressure and thus creates the same for the main fan Conditions that exist in a machine that exhausts into the outside air are.

Die bekannten Blrennkraftmas.chinen mit einem Abgasturbogebläse und einemdamithintereinandergeschalteten Hilfsgebläse weisen keinen gleichbleibenden Gegendruck in der Auspuffleitung auf. Der Staudruck vor der Turbine steigt mit der Maschinendrehzahl an und wird infolge der dann ebenfalls ansteigenden Turbogebläseleistung ohne weiteres übwwunden.The known Blrennkraftmas.chinen with an exhaust gas turbo fan and an auxiliary fan connected in series do not have a constant back pressure in the exhaust line. The dynamic pressure in front of the turbine rises with the engine speed and is easily overcome as a result of the turbo blower output, which then also increases.

Das erffind'ungsgemäß vorgeschlagene Hilfsgebläse kann dem Hauptgebläse vor- oder nachgeschaltet sein. Im letzteren. Fall kann es auch in der Auspuffleitung angeordnet sein,, wa es genau wie vor dem Hauptgebläse .den gleichbleibenden Gegendruck überwindet. Die Anordnung eines 'Gebläses in der Auspuffleitung ist an sich bekannt. Das Gebläse wird jedoch von der Brennkraftmaschine angetrieben und dient lediglich zum Absaugen der Auspuffgase.The auxiliary fan proposed according to the invention can be the main fan be upstream or downstream. In the latter. In case it can also be in the exhaust pipe be arranged, wa it exactly as in front of the main fan. the constant back pressure overcomes. The arrangement of a 'fan in the exhaust line is known per se. However, the fan is driven by the internal combustion engine and is only used for sucking off the exhaust gases.

Das Hilfsgebläse weist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweisse eine solche Charakteristik auf, daß der von, dem Gebläse erzeugte Druck mit abnehmender Fördermenge steigt. Dadurch steht der Maschine bei niedrigen Drehzahlen und entsprechend niedrigem Spülluftbedarf ein höherer Spüldruck zur Verfügung, der die Spülung verbessert.In a further embodiment of the invention, the auxiliary fan preferably has such a characteristic that the pressure generated by the fan decreases with decreasing Delivery rate increases. As a result, the machine is at low speeds and accordingly If the purge air requirement is low, a higher purge pressure is available, which improves purging.

Bei durch Schleudergebläse aufgeladenen Viertaktmaschinen, die gegen einen gleichbleibenden Gegendruck auspuffen, treten .die oben beschriebenen Mängel in gleicher Weise auf, da das Aufladegebläse um die innere Kelbentotlage bei geöffnetem Ein- und Auslaßventil den 'Brennraum spült.In the case of four-stroke machines charged by centrifugal fans, which are against exhaust a constant back pressure, the deficiencies described above occur in the same way, since the charging fan around the inner Kelbentotlage when open Inlet and outlet valve flushes the combustion chamber.

In der ,Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Verbindung mit einer Zweitaktbrennkraftmaschine dargestellt.In the drawing is an embodiment of the subject matter of the invention shown in connection with a two-stroke internal combustion engine.

Die Bzenmkraftmaschine a weist ein von. ihr,drehzahlabhän@gig durch das Zahnrädergetriebe b angetriebenes Spüll'uftschleudergeblüse c auf. Das Auspuffrohr g mündet unter Wasser, so daß das Schleudergebläse c außer dem Spülwiderstand der Maschine den konstanten Gegendruck der Wassersäule h überwinden muß. Um zu erreichen, daß das Spülgebläsec auf seiner,Saugseite denselbenDruckh vorfindet, wie er am Ende der Auspuffleitung vorherrscht, ist ein besonderes Hilfsgebläse d vorgesehen, welches mit seiner Druckseite mittels des Krümmers e an die Saugseite des Spülgebläses, c angeschlossen ist. Dieses Hilfsigebläse d wird durch einen Elektromotor f mit konstanter Drehzahl angetrieben und ist so bemessen, daß es dabei etwa den Druck h erzeugt und mindestens die größte Spülluftmenge fördert. Bei dieser Schleudergebläseanordnung bestimmt das drehzahlabhängige Hauptgebläse c die augenblickliche Fördermenge, während das Hilfsgebläse d diese Menge durchläßt, aber dabei auf den Gegendruck h verdichtet.The Bzenmkraftmaschine a has one of. you, speed-dependent through the gear drive b driven scavenging air centrifugal fan c on. The exhaust pipe g opens under water, so that the centrifugal fan c apart from the rinsing resistance of the Machine must overcome the constant back pressure of the water column h. To achieve, that the flushing blower finds the same pressure on its suction side as it does at the end the exhaust pipe prevails, a special auxiliary fan d is provided, which with its pressure side by means of the elbow e to the suction side of the flushing fan, c is connected. This auxiliary fan d is supported by an electric motor f constant speed driven and is dimensioned so that it is doing about the pressure h and conveys at least the largest amount of purge air. With this centrifugal blower arrangement the speed-dependent main fan c determines the current flow rate while the auxiliary fan d lets through this amount, but it is compressed to the counter pressure h in the process.

Anstatt das Hilfsgebläse d dem, Hauptgebläse c vorzuschalten:, kann dasselbe auch in die Auspuffleitung g eingeschaltet werden. Hier hat es jedoch ein wesentlich größeres Gasvolumen zu fördern als vor dem Spülgebläse und ist zudem .der schädlichen Einwirkung der heißen Abgase ausgesetzt. Um den Kraftbedarf und die Lebensdauer des in die Abgasleitung eingeschalteten Hilfsgebläses in tragbaren Grenzen zu halten, empfiehlt es sich, die Abgase vor Eintritt in das Hilfsgebläse; z. B. in an sich bekannter Weise durch Wassereinspritzung zu kühlemInstead of connecting the auxiliary fan d upstream of the main fan c :, can the same can also be switched on in the exhaust line g. However, there is one here To promote much larger gas volume than in front of the flushing fan and is also . exposed to the harmful effects of hot exhaust gases. To the power requirement and the service life of the auxiliary fan switched on in the exhaust pipe in portable To keep limits, it is advisable to remove the exhaust gases before entering the auxiliary fan; z. B. to cool in a known manner by water injection

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Internal combustion engine operating at changing speeds with two centrifugal fans connected in series to effect rinsing and loading, of which the main fan from the B Irennkraftmaschine and the auxiliary fan through an external power source is driven,. characterized in that in the case of one. constant, e.g. Bi. Back pressure caused by a water seal in the Exhaust line, the auxiliary fan is only used to compensate for this back pressure, is operated for this purpose at constant speed and is dimensioned so that it his The delivery rate corresponds to at least the largest purging air volume. z. Internal combustion engine according to Claim i, characterized in that the auxiliary centrifugal fan (d) is arranged in the exhaust line (g) instead of upstream of the scavenging fan (c), wherein the exhaust gases before entering the auxiliary fan in a manner known per se be cooled by water injection.

3. Internal combustion engine according to the claims i and 2, characterized in that the characteristic Lies auxiliary fan (c) so is such that the pressure generated by the fan with decreasing flow rate increases. Attached publications: German Patent No. 39 &992; Swiss Patent Nos. I21I405 and 160008; British Patent No. 491,016; french Patent Nos. 6849o2 and 729190.