WO2012048785A1 - Pressure wave machine, in particular pressure wave supercharger, for an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

Pressure wave machine, in particular pressure wave supercharger, for an internal combustion engine and internal combustion engine Download PDF

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WO2012048785A1
WO2012048785A1 PCT/EP2011/004691 EP2011004691W WO2012048785A1 WO 2012048785 A1 WO2012048785 A1 WO 2012048785A1 EP 2011004691 W EP2011004691 W EP 2011004691W WO 2012048785 A1 WO2012048785 A1 WO 2012048785A1
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WO
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pressure wave
channel
exhaust gas
wave machine
combustion engine
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Application number
PCT/EP2011/004691
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German (de)
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Inventor
Benjamin Kraus
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00—Pressure exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/42—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with driven apparatus for immediate conversion of combustion gas pressure into pressure of fresh charge, e.g. with cell-type pressure exchangers

Definitions

  • Pressure wave machine in particular pressure wave loader, for a
  • the invention relates to a pressure wave machine for an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1 and a kind
  • EP 1 347 157 B1 discloses a gas-dynamic pressure wave machine which is intended to supply charge air to an internal combustion engine.
  • the pressure wave machine comprises a rotor having cells, a low pressure fresh air supply duct, a high pressure charge air duct leading to the internal combustion engine, a high pressure exhaust duct coming from the internal combustion engine and a low pressure exhaust duct.
  • the high-pressure exhaust passage and the low-pressure exhaust passage are arranged in a gas housing and the low-pressure fresh-air supply passage and the high-pressure charge air passage in an air housing.
  • the high-pressure exhaust gas channel has an enlargement on the rotor side, from which a bypass line to the
  • Exhaust gas stream is passed from the high-pressure exhaust gas channel in the enlargement before further exhaust gas is passed from the high pressure exhaust passage to the low pressure exhaust passage in the line.
  • the means comprises, without formation of a web to increase this change and wherein the means for changing the magnification are formed such that also the opening width of the bypass line is variable.
  • a pressure wave charger the type mentioned and a
  • the first aspect of the invention relates to a pressure wave machine, in particular a pressure wave supercharger, for an internal combustion engine, having a rotatably mounted rotor and having at least one chamber, with a first channel, via which the chamber exhaust gas of the internal combustion engine can be fed, and with at least one second channel, over which at least the exhaust gas is at least partially dischargeable from the chamber.
  • the second channel is subdivided at least in regions into at least two fluidically separated flows, wherein
  • the first of the floods following the first duct while the rotor is rotating during operation has a smaller angular range of the rotor than the subsequent second of the floods.
  • reaction of unburned hydrocarbons and oxygen is prevented, reduced or retarded, whereby the described negative effects of undesirable pressure and temperature increase due to this reaction are prevented or at least reduced.
  • the oxygen is, for example, in itself during the operation of the
  • Pressure wave loader in the chamber located air, in particular ambient air containing, which to compress by means of the pressure wave machine and the
  • the pressure wave machine comprises, for example, a third channel, via which the chamber, the air, in particular the ambient air to supply, whereby the air is to be compressed by the flowing into the chamber exhaust gas.
  • the pressure wave machine may have a fourth channel, via which the compressed air can be discharged from the chamber and to
  • Pressure wave machine is to compress the air so that pressure energy of the exhaust gas is transferred from this to the air by the two fluids (air and exhaust gas) in the chamber, in particular in a plurality of chambers of the pressure wave machine, called cells, for a very short time be brought into direct contact with each other.
  • the pressure wave machine according to the invention uses the physical effect that the pressure compensation takes place faster than the mixing after the fluids are brought into contact with each other at different pressure.
  • the fluid, in particular the exhaust gas, which is opposite the other fluid, in particular the air is present predominantly after the compression of the air in the chamber and in which optionally a smaller amount of the other fluid, in particular the air, is present, are discharged from or out of the chamber.
  • the discharge of the other fluid from the chamber via the second flood at a lower pressure wherein optionally a particularly small amount of the first fluid, in particular of the exhaust gas, is contained in the second fluid, in particular the air.
  • combustion air ratio ( ⁇ , lambda) which is less than 1, which is a rich mixture. It is likewise possible, for example, for a stoichiometric mixture to be present in the first flow, that is to say for the combustion air ratio to be 1. In the second flood, for example, there is a lean mixture, wherein the combustion air ratio is significantly greater than 1.
  • the pressure wave machine according to the invention thus enables a particularly efficient compression of the air, so that by means of the internal combustion engine and particularly high torque and power can be displayed while achieving a low displacement of the internal combustion engine.
  • the pressure wave machine according to the invention makes it possible to design the internal combustion engine according to the downsizing principle and thus contributes to the reduction of the
  • Pressure wave machine can be operated in particularly wide power ranges and has an efficient operation, which is particularly robust against otherwise adverse compositions and pressures of the exhaust gas in the second channel.
  • the flow separation of the second channel can be designed such that during the Operating the pressure wave machine from each other are different pressures in the two floods.
  • the exhaust backpressure in one of the floods may be greater than in the other of the floods. This allows the
  • Pressure wave machine is less prone to exhaust back pressure and even at high exhaust back pressures a particularly efficient operation with high
  • Pressure wave machine can be dimensioned very small, so that the
  • Pressure wave machine can be kept small in size and has only a very small space requirement. This leads to the solution and to the avoidance of package problems, in particular in a space-critical area such as a motor compartment of a motor vehicle, in particular a passenger car.
  • the channels in particular at least the first and the second channel, at least partially formed by a housing of the pressure wave machine. This allows the particularly good subdivision of the second channel into the floods, so that the reaction of the oxygen and the
  • a branch device is provided with at least one branch channel fluidically connected to the first channel, via which exhaust gas can be branched off from the first channel and introduced at least partially, in particular directly, into the second channel.
  • the branching device comprises an adjusting device, in particular an actuator, by means of which the amount of the exhaust gas to be branched off and / or the amount of exhaust gas to be introduced into the second duct is variably adjustable.
  • the pressure wave machine can be adapted particularly advantageously to a plurality of different operating points of the internal combustion engine.
  • the compression of the air can be adjusted as needed.
  • Words different degrees of charging of the air can be represented, which
  • the pressure wave machine comprises a bypass device having a bypass channel, wherein exhaust gas can be branched off from the first channel and introduced into the chamber via the bypass channel upstream of the chamber. This allows a part of the enthalpy of the exhaust gas over the
  • the branching device comprises a web, which is arranged for example in a central region of the housing and the housing in the radial direction, wherein the web has a cavity in which a sleeve having at least one slot is rotatably received, by means of which a branched off and / or to be introduced into the second channel amount of the exhaust gas is adjustable.
  • the branching device and thus the entire pressure wave machine have a particularly small space requirement while displaying a very flexible adjustability of the boost pressure, which means a particularly flexible adaptability of the pressure wave machine to a plurality of different operating points of the internal combustion engine.
  • the configuration of the separating element can take into account the rotation of the rotor in a direction of rotation during operation of the pressure wave machine and be adapted thereto.
  • the rotor of the pressure wave machine is for example drivable such that it is coupled, for example via a corresponding drive means with a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the drive device may comprise a belt or at least two gear wheels meshing with one another, by means of which or by means of which the rotor can be driven by the crankshaft.
  • a drive device in particular an electric motor, is provided, by means of which the rotor can be driven. This way, the rotor regardless of the crankshaft
  • the pressure wave machine can be adapted particularly flexibly to different operating points and a very high boost pressure can be displayed even at low speeds. Furthermore, thereby the friction loss and thus the burden of
  • Fuel consumption of the internal combustion engine benefits.
  • the second aspect of the invention relates to an internal combustion engine comprising a pressure wave machine according to the invention.
  • Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • inventive embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
  • pressure wave machine described advantages to bear, according to which the internal combustion engine according to the invention has a particularly efficient and fuel-efficient operation over a particularly wide operating point range. Furthermore, particularly high powers and torques due to the charging by the pressure wave machine are possible.
  • Internal combustion engine also has the advantage that the high power and torque at least almost without delay, that is without so-called
  • an exhaust pipe connected to the pressure wave machine and at least partially subdivided into at least two fluidly separated floods, via which exhaust gas from the second channel can be discharged, wherein one of the floods of the exhaust pipe with the first of the Fluids of the second channel fluidly connected and the other of the flows of the exhaust pipe is fluidly connected to the second of the flows of the second channel.
  • the flow separation of the second channel through or in the exhaust piping is at least partially continued, so that the reaction of the unburned hydrocarbons with the
  • Oxygen and thus the unwanted inflammation is further reduced at least.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a housing part of a
  • Pressure wave supercharger for an internal combustion engine through which discharge ducts is formed, via which at least exhaust gas from the
  • Pressure wave loader can be discharged
  • FIG. 3 a detail of a schematic perspective view of the housing part according to FIG. 2;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of an exhaust pipe to be connected to the housing part according to FIGS. 2 and 3;
  • FIG. 5 shows a detail of a further schematic perspective view of FIG
  • FIG. 6 shows a detail of a schematic and developed sectional view of a
  • Pressure wave charger with an embodiment of the housing part according to FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 1 shows a housing part 10 of a pressure wave supercharger for a
  • the exhaust gas which is under a relatively high pressure, can flow in via the supply channels 2 and 14 into the cells in the axial direction of the pressure wave charger according to a directional arrow 18.
  • the cells of the rotor 16 can also flow via corresponding feed channels air in the axial direction of the pressure wave supercharger according to a direction arrow 20.
  • the directional arrows 18 and 20 can be seen, while the exhaust gas flows in the opposite direction in the cells as the air.
  • the pressure energy of the exhaust gas is transferred to the air by bringing the exhaust gas and the air in the cells into direct contact with each other for a very short time. It uses the
  • Pressure wave superchargers the physical principle that the pressure equalization between the exhaust gas and the air takes place faster than the mixing, after the exhaust gas and the air are brought into contact with different pressure. This represents the so-called pressure wave process.
  • Abbrekanälen 24 and 26 comes.
  • the exhaust gas is so the cells in particular a small amount of the air contained in the cells can be discharged.
  • the exhaust gas and the air for example, be feasible to an exhaust pipe and discharged from the pressure wave supercharger 10.
  • the pressure wave loader further comprises a bypass device, which has a bypass channel, by means of which the feed channel 82 with the discharge channels 24th and / or 26 are fluidically connectable or fluidically separable from each other.
  • the bypass device comprises a web 28 formed by the housing part 10, in which the bypass channel is formed at least partially.
  • By-pass channel 28 is a slotted sleeve 30 rotatably mounted. Furthermore, the web 28 has a passage opening 32, via which the exhaust gas from the feed channel 82 can flow directly into the discharge channels 24 and / or 26. Due to the rotatability of the sleeve, a quantity of exhaust gas to be branched off from the feed channel 82 and introduced into the feed channels 24 and / or 26 can be set by rotating the sleeve 30 between a closed position and at least one open position at least partially open the passage opening 32 can be.
  • bypassing which is also referred to as bypassing, can be adjusted how much or how weak the air in the cells of the rotor 16 should be compressed.
  • the already set by the pressure wave supercharger boost pressure that is, the degree of supercharging of the internal combustion engine
  • FIGS. 2 and 3 show a housing part 10 'which is another
  • Embodiment of the housing part 10 of FIG. 1 represents. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the discharge channels 24 and 26 are each through a respective one
  • Wall element 42 and 44 divided into two fluidly separated floods 34 and 36 and 38 and 40, respectively.
  • the pressure wave supercharger has a particularly efficient operation in a particularly wide characteristic field.
  • the wall elements 42 and 44 have an arcuate cross-section and are adapted, for example, to the rotation of the rotor 16 in order to achieve an efficient removal of the air and of the exhaust gas as well as an efficient distribution of the mass flow ,
  • the pressure wave loader is more robust with respect to undesirable high exhaust back pressures and also with correspondingly high
  • the housing part 10 'and the housing part 10 have a respective joining flange 46 with four passage openings, which are penetrated by respective screws 48.
  • the exhaust piping 50 has a joining flange 52 with respective passage openings 54, through which the screws 48 can pass through and are countered with corresponding lock nuts.
  • the exhaust piping 50 also has wall elements 56 and 58 corresponding to the wall elements 42 and 44, wherein the cross sections of the wall elements 56 and 58 are at least substantially adapted to the corresponding cross sections of the wall elements 42 and 44 ,
  • the flow separation of the discharge channels 24 and 26 is continued by or in the exhaust piping 50, so that the Exhaust piping 50 respective separate flooding 34 'and 36'
  • the flood 36 ' is fluidly connected to an exhaust pipe 60, the flood 38' with an exhaust pipe 62 and the floods 34 'and 40' with another exhaust pipe 64, wherein the exhaust pipes 60, 62 and 64 merged fluidically at a junction 66 and in a the exhaust pipes 60, 62 and 64 common exhaust pipe 68 open.
  • FIGS. 2 and 3 shows a schematic and developed sectional view of an at least substantially cylindrical pressure wave charger 70 with a housing part 10 ", which is referred to as a gas housing part and an embodiment of the housing part 10 'according to FIGS. 2 and 3 may be.
  • the housing part 0 "has the feed channel 12, via which exhaust gas according to the directional arrow 18 can flow into cells 72 of the rotor 16.
  • the pressure wave charger 70 comprises a further housing part 10 "', which is also referred to as an air housing part.”
  • a discharge channel 74 is formed through the housing part 10 "', via which the air compressed by the exhaust gas according to a
  • Directional arrow 18 'from the cells 72 can be discharged and the internal combustion engine is feasible.
  • the housing part 10 "'comprises a so-called expansion pocket 76.
  • a feed channel 78 is formed, via which the air according to the directional arrow 20 can flow into the cells 72 of the revolver 16.
  • the pressure wave loader 70 comprises a branching device with a branch channel 82 and a so-called gas pocket valve.
  • a branching device with a branch channel 82 and a so-called gas pocket valve.
  • the gas pocket valve which on the one hand reduces the pressure in the feed channel 12 and thus the compression of the air in the discharge channel 74, on the other hand, the pressure in the cells 72 shortly before reaching the discharge channel formed by the housing part 10 "
  • the cells 72 are rinsed particularly well, which means that the exhaust gas and the air, and in particular the exhaust gas, flow particularly well and quickly from the cells 72 via the discharge channel 24 or the floods 34 and 36 according to directional arrows 20 'can flow, so that over the
  • Supply channel 78 new air, which is referred to as fresh gas, can flow.
  • the discharge channel 24 is subdivided into the first flow 34 and the second flow 36 by means of a separating element 80.
  • the cells 72 loaded with exhaust gas first sweep the flood 34 during operation of the pressure wave charger 70, whereupon they sweep over the flood 36.
  • the combustion air ratio ( ⁇ , lambda) is less than 1.
  • Combustion air ratio is significantly greater than 1. Due to this fact, there is no or only to a very limited extent in the flood 36 to a reaction of hydrocarbons and oxygen, so that it is not in the flood 36 as in the flood 34 to undesirable pressure and temperature rises may occur which could adversely affect the efficient operation of the blast loader 70. This means that the negative effects of the undesirable pressure and temperature increases are prevented or at least reduced, so that the pressure wave loader 70 can be operated particularly efficiently in a particularly wide characteristic map. This comes with low fuel consumption and low C0 2 emissions

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Abstract

The invention relates to a pressure wave machine (70), in particular a pressure wave supercharger (70), for an internal combustion engine, comprising a rotatably mounted rotor (16) comprising at least one chamber (72), having a first channel (12, 14), by means of which exhaust gas of the internal combustion engine can be fed to the chamber (72), and at least one second channel (24, 26), by means of which at least the exhaust gas from the chamber (72) can be at least partially discharged, wherein the second channel (24, 26) is divided at least in some sections into at least two pipes (34, 36, 38, 40) fluidically separated from each other. The invention further relates to an internal combustion engine having such a pressure wave machine, wherein the first of the pipes (34, 36, 38, 40) first following the first channel (12, 14) while the rotor (16) rotates during operation has a smaller angular range of the rotor (16) than the following second of the pipes (34, 36, 38, 40).

Description

Druckwellenmaschine, insbesondere Druckwellenlader, für eine  Pressure wave machine, in particular pressure wave loader, for a
Verbrennungskraftmaschine sowie Verbrennungskraftmaschine  Internal combustion engine and internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Druckwellenmaschine für eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine The invention relates to a pressure wave machine for an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1 and a kind
Verbrennungskraftmaschine gemäß Patentanspruch 8. Internal combustion engine according to claim 8.
In der Motortechnischen Zeitschrift (MTZ), Ausgabe MTZ 1212006, Jahrgang 67, Seiten 946 bis 954, ist ein Druckwellenlader beschrieben, welcher lange, dünne Kanäle, so genannte Zellen, aufweist. In diesen Zellen wird Frischluft von Abgas einer In the Motor Technology Journal (MTZ), issue MTZ 1212006, year 67, pages 946-954, a pressure wave loader is described, which has long, thin channels, called cells. In these cells, fresh air from exhaust gas is a
Verbrennungskraftmaschine verdichtet, in dem Druckenergie von dem Abgas an die Frischluft übertragen wird. Dabei wird das physikalische Prinzip genutzt, dass der Druckausgleich schneller stattfindet als die Vermischung des Abgases und der Frischluft. Internal combustion engine compressed in the pressure energy is transferred from the exhaust gas to the fresh air. The physical principle is used that the pressure equalization takes place faster than the mixing of the exhaust gas and the fresh air.
Die EP 1 347 157 B1 offenbart eine gasdynamische Druckwellenmaschine, die bestimmt ist, einer Verbrennungskraftmaschine Ladeluft zuzuführen. Die Druckwellenmaschine umfasst einen Zellen aufweisenden Rotor, einen Niederdruck-Frischluftzufuhrkanal, einen zur Verbrennungskraftmaschine führenden Hochdruck-Ladeluftkanal, einen von der Verbrennungskraftmaschine herkommenden Hochdruck-Abgaskanal sowie einen Niederdruck-Abgaskanal. Dabei sind der Hochdruck-Abgaskanal und der Niederdruck- Abgaskanal in einem Gasgehäuse und der Niederdruckfrischluft-Zufuhrkanal und der Hochdruck-Ladeluftkanal in einem Luftgehäuse angeordnet. Der Hochdruck-Abgaskanal weist rotorseitig eine Vergrößerung auf, von der aus eine Bypass-Leitung zum EP 1 347 157 B1 discloses a gas-dynamic pressure wave machine which is intended to supply charge air to an internal combustion engine. The pressure wave machine comprises a rotor having cells, a low pressure fresh air supply duct, a high pressure charge air duct leading to the internal combustion engine, a high pressure exhaust duct coming from the internal combustion engine and a low pressure exhaust duct. In this case, the high-pressure exhaust passage and the low-pressure exhaust passage are arranged in a gas housing and the low-pressure fresh-air supply passage and the high-pressure charge air passage in an air housing. The high-pressure exhaust gas channel has an enlargement on the rotor side, from which a bypass line to the
Niederdruck-Abgaskanal führt. Die Bypass-Leitung ist zur Aufrechterhaltung des Low pressure exhaust duct leads. The bypass line is to maintain the
Druckwellenprozesses derart über geeignete Mittel geregelt, dass ein Teil des Pressure wave process controlled by suitable means such that a part of the
Abgasstromes aus dem Hochdruck-Abgaskanal in die Vergrößerung geleitet wird, bevor in der Leitung weiteres Abgas vom Hochdruck-Abgaskanal zum Niederdruck-Abgaskanal geleitet wird. Dabei besteht die Vergrößerung aus einer rotorseitigen Aussparung oder Verbreiterung, die Mittel aufweist, um ohne Bildung eines Steges diese Vergrößerung zu verändern und wobei die Mittel zur Veränderung der Vergrößerung derart ausgebildet sind, dass ebenfalls die Öffnungsweite der Bypass-Leitung veränderbar ist. Exhaust gas stream is passed from the high-pressure exhaust gas channel in the enlargement before further exhaust gas is passed from the high pressure exhaust passage to the low pressure exhaust passage in the line. In this case, the enlargement of a rotor-side recess or broadening, the means comprises, without formation of a web to increase this change and wherein the means for changing the magnification are formed such that also the opening width of the bypass line is variable.
Bei den bekannten Druckwellenmaschinen kann es infolge eines Abführens des Abgases und der Frischluft aus den Zellen hinaus zu unerwünschten Druck- und In the known pressure wave machines, it may be due to a discharge of the exhaust gas and the fresh air out of the cells to undesirable pressure and
Temperaturanstiegen kommen, welche den Betrieb der Druckwellenmaschine negativ beeinflussen. Temperature rises come, which adversely affect the operation of the pressure wave machine.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckwellenmaschine, It is therefore an object of the present invention to provide a pressure wave machine,
insbesondere einen Druckwellenlader, der eingangs genannten Art sowie eine In particular, a pressure wave charger, the type mentioned and a
Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Druckwellenmaschine bereitzustellen, welche einen verbesserten Betrieb der Druckwellenmaschine ermöglichen. To provide internal combustion engine with such a pressure wave machine, which allow improved operation of the pressure wave machine.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckwellenmaschine, insbesondere einen This object is achieved by a pressure wave machine, in particular a
Druckwellenlader, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Pressure wave loader, with the features of claim 1 and by a
Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Internal combustion engine solved with the features of claim 8.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Druckwellenmaschine, insbesondere einen Druckwellenlader, für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem drehbar gelagerten und zumindest eine Kammer aufweisenden Rotor, mit einem ersten Kanal, über welchen der Kammer Abgas der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist, und mit zumindest einem zweiten Kanal, über welchen zumindest das Abgas wenigstens teilweise aus der Kammer abführbar ist. The first aspect of the invention relates to a pressure wave machine, in particular a pressure wave supercharger, for an internal combustion engine, having a rotatably mounted rotor and having at least one chamber, with a first channel, via which the chamber exhaust gas of the internal combustion engine can be fed, and with at least one second channel, over which at least the exhaust gas is at least partially dischargeable from the chamber.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zweite Kanal zumindest bereichsweise in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten unterteilt ist, wobei According to the invention, it is provided that the second channel is subdivided at least in regions into at least two fluidically separated flows, wherein
die bei sich während des Betriebs drehendem Rotor zuerst auf den ersten Kanal folgende erste der Fluten einen kleineren Winkelbereich des Rotors aufweist als die darauf folgende zweite der Fluten. the first of the floods following the first duct while the rotor is rotating during operation has a smaller angular range of the rotor than the subsequent second of the floods.
Durch die Flutentrennung ist eine Teilung des Massenstroms zumindest des aus der Kammer ausströmenden Abgases ermöglicht, wodurch eine Reaktion von im Abgas enthaltenen und unverbrannten Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff vermieden oder zumindest reduziert beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit einer solchen Reaktion reduziert ist. Dies führt zu sehr günstigen Druck- und/oder Temperaturverhältnissen im zweiten Kanal, welche vorteilhaft für den Druckwellenprozess und damit für den Betrieb der Druckwellenmaschine sind. As a result of the separation of the particles, it is possible to divide the mass flow of at least the exhaust gas flowing out of the chamber, whereby a reaction of hydrocarbons contained in the exhaust gas and unburned with oxygen is avoided or at least reduced or the probability of such a reaction is reduced. This leads to very favorable pressure and / or temperature conditions second channel, which are advantageous for the pressure wave process and thus for the operation of the pressure wave machine.
Mit anderen Worten wird die Reaktion von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff verhindert, gemindert oder verzögert, wodurch auch die geschilderten negativen Effekte des unerwünschten Druck- und Temperaturanstiegs infolge dieser Reaktion unterbunden oder zumindest vermindert werden. In other words, the reaction of unburned hydrocarbons and oxygen is prevented, reduced or retarded, whereby the described negative effects of undesirable pressure and temperature increase due to this reaction are prevented or at least reduced.
Der Sauerstoff ist dabei beispielsweise in sich während des Betriebs des The oxygen is, for example, in itself during the operation of the
Druckwellenladers in der Kammer befindender Luft, insbesondere Umgebungsluft, enthalten, welcher mittels der Druckwellenmaschine zu verdichten und der Pressure wave loader in the chamber located air, in particular ambient air containing, which to compress by means of the pressure wave machine and the
Verbrennungskraftmaschine zuzuführen ist. Dazu umfasst die Druckwellenmaschine beispielsweise einen dritten Kanal, über welchen der Kammer die Luft, insbesondere die Umgebungsluft, zuzuführen ist, wodurch die Luft von dem in die Kammer einströmenden Abgas zu verdichten ist. Ferner kann die Druckwellenmaschine einen vierten Kanal aufweisen, über welchen die verdichtete Luft aus der Kammer abführbar und zur Internal combustion engine is to be supplied. For this purpose, the pressure wave machine comprises, for example, a third channel, via which the chamber, the air, in particular the ambient air to supply, whereby the air is to be compressed by the flowing into the chamber exhaust gas. Furthermore, the pressure wave machine may have a fourth channel, via which the compressed air can be discharged from the chamber and to
Verbrennungskraftmaschine führbar ist. Mittels der erfindungsgemäßen Internal combustion engine is feasible. By means of the invention
Druckwellenmaschine ist die Luft derart zu verdichten, dass Druckenergie des Abgases von diesem an die Luft übertragen wird, indem die beiden Fluide (Luft und Abgas) in der Kammer, insbesondere in einer Mehrzahl von Kammern der Druckwellenmaschine, so genannten Zellen, für sehr kurze Zeit in direkten Kontakt miteinander gebracht werden. Dabei nutzt die erfindungsgemäße Druckwellenmaschine den physikalischen Effekt, dass der Druckausgleich schneller stattfindet als die Vermischung, nachdem die Fluide mit unterschiedlichem Druck in Kontakt miteinander gebracht werden. Pressure wave machine is to compress the air so that pressure energy of the exhaust gas is transferred from this to the air by the two fluids (air and exhaust gas) in the chamber, in particular in a plurality of chambers of the pressure wave machine, called cells, for a very short time be brought into direct contact with each other. In this case, the pressure wave machine according to the invention uses the physical effect that the pressure compensation takes place faster than the mixing after the fluids are brought into contact with each other at different pressure.
Prinzipbedingt wird dabei nicht nur ausschließlich Abgas über den zweiten Kanal aus der Kammer abgeführt. Vielmehr werden die Luft und das Abgas und/oder ein Gemisch aus der Luft und dem Abgas abgeführt, wobei in dem Abgas enthaltene und unverbrannte Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff der Luft reagieren können. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Druckwellenmaschine jedoch zumindest reduziert, insbesondere wenn in den Fluten vorteilhafterweise voneinander unterschiedliche Anteile von Abgas und Luft vorliegen. Due to the principle, not only exhaust gas is discharged from the chamber via the second channel. Rather, the air and the exhaust gas and / or a mixture of the air and the exhaust gas are discharged, wherein in the exhaust gas contained and unburned hydrocarbons can react with the oxygen of the air. However, this is at least reduced in the case of the pressure wave machine according to the invention, in particular if there are advantageously different amounts of exhaust gas and air in the floods.
Dadurch, dass die bei sich während des Betriebs drehendem Rotor zuerst auf den ersten Kanal folgende erste der Fluten einen kleineren Durchtrittsquerschnitt auf als die darauffolgende zweite der Fluten aufweist kann zunächst unter höherem Druck das Fluid, insbesondere das Abgas, welches gegenüber dem anderen Fluid, insbesondere der Luft, überwiegend nach der Verdichtung der Luft in der Kammer vorliegt und in welchem gegebenenfalls eine geringere Menge des anderen Fluids, insbesondere der Luft, vorliegt, aus beziehungsweise aus der Kammer abgeführt werden. Daran schließt sich unter niedrigerem Druck die Abführung des anderen Fluids aus der Kammer über die zweite Flut an, wobei in dem zweiten Fluid, insbesondere der Luft, gegebenenfalls noch eine besonders geringe Menge des ersten Fluids, insbesondere des Abgases, enthalten ist. Aufgrund dieser unterschiedlichen Zusammensetzungen der über die Fluten abzuführenden Gemische bzw. Fluide kommt es nicht oder in einem nur sehr geringen Maße zu einer Reaktion des Sauerstoffs mit den Kohlenwasserstoffen. Due to the fact that the first of the flows following the first channel during operation first has a smaller passage cross-section than the subsequent second one of the flows, the fluid, in particular the exhaust gas, which is opposite the other fluid, in particular the air, is present predominantly after the compression of the air in the chamber and in which optionally a smaller amount of the other fluid, in particular the air, is present, are discharged from or out of the chamber. This is followed by the discharge of the other fluid from the chamber via the second flood at a lower pressure, wherein optionally a particularly small amount of the first fluid, in particular of the exhaust gas, is contained in the second fluid, in particular the air. Because of these different compositions of the mixtures or fluids to be discharged via the floods, there is no or only to a very limited extent a reaction of the oxygen with the hydrocarbons.
Dabei liegt in der ersten Flut beispielsweise ein Verbrennungsluftverhältnis ( λ , Lambda) vor, welches kleiner als 1 ist, wobei es sich um ein fettes Gemisch handelt. Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass in der ersten Flut ein stöchiometrisches Gemisch vorliegt, wobei also das Verbrennungsluftverhältnis den Wert 1 beträgt. In der zweiten Flut liegt dabei beispielsweise ein mageres Gemisch vor, wobei das Verbrennungsluftverhältnis deutlich größer als 1 beträgt. In the first tide, for example, there is a combustion air ratio (λ, lambda) which is less than 1, which is a rich mixture. It is likewise possible, for example, for a stoichiometric mixture to be present in the first flow, that is to say for the combustion air ratio to be 1. In the second flood, for example, there is a lean mixture, wherein the combustion air ratio is significantly greater than 1.
Die erfindungsgemäße Druckwellenmaschine birgt weiterhin den Vorteil, dass die The pressure wave machine according to the invention also has the advantage that the
Empfindlichkeit der Druckwellenmaschine auf Abgasgegendruck durch geeignete Sensitivity of the pressure wave machine to exhaust back pressure by suitable
Ausgestaltung der beiden Fluten, beispielsweise deren Durchtrittsquerschnitte, gemindert sowie die Abkühlung des Abgases nach dem Verdichten der Luft beschleunigt werden kann. All dies trägt zum besonders vorteilhaften und effizienten Betrieb der Design of the two floods, for example, the passage cross-sections, reduced and the cooling of the exhaust gas can be accelerated after the compression of the air. All this contributes to the particularly advantageous and efficient operation of
Druckwellenmaschine bei. Pressure wave machine at.
Die erfindungsgemäße Druckwellenmaschine ermöglicht somit eine besonders effiziente Verdichtung der Luft, so dass mittels der Verbrennungskraftmaschine auch besonders hohe Drehmomente und Leistungen darstellbar sind bei gleichzeitiger Realisierung eines geringen Hubvolumens der Verbrennungskraftmaschine. Mit anderen Worten ermöglicht es die erfindungsgemäße Druckwellenmaschine, die Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Downsizing-Prinzip auszugestalten und trägt somit zur Reduzierung des The pressure wave machine according to the invention thus enables a particularly efficient compression of the air, so that by means of the internal combustion engine and particularly high torque and power can be displayed while achieving a low displacement of the internal combustion engine. In other words, the pressure wave machine according to the invention makes it possible to design the internal combustion engine according to the downsizing principle and thus contributes to the reduction of the
Kraftstoffverbrauchs und der C02-Emissionen bei. Fuel consumption and C0 2 emissions.
Ferner kann die Verbrennungskraftmaschine durch die erfindungsgemäße Furthermore, the internal combustion engine by the inventive
Druckwellenmaschine in besonders breiten Leistungsbereichen betrieben werden und weist einen effizienten Betrieb auf, welcher besonders robust ist gegenüber ansonsten nachteiligen Zusammensetzungen und Drücken des Abgases im zweiten Kanal. Dabei kann die Flutentrennung des zweiten Kanals derart ausgestaltet sein, dass während des Betriebs der Druckwellenmaschine voneinander unterschiedliche Drücke in den beiden Fluten vorliegen. Dabei kann beispielsweise der Abgasgegendruck in einer der Fluten größer sein als in der anderen der Fluten. Dies ermöglicht es, dass die Pressure wave machine can be operated in particularly wide power ranges and has an efficient operation, which is particularly robust against otherwise adverse compositions and pressures of the exhaust gas in the second channel. In this case, the flow separation of the second channel can be designed such that during the Operating the pressure wave machine from each other are different pressures in the two floods. In this case, for example, the exhaust backpressure in one of the floods may be greater than in the other of the floods. This allows the
Druckwellenmaschine weniger anfällig gegenüber dem Abgasgegendruck ist und auch bei hohen Abgasgegendrücken ein besonders effizienter Betrieb mit hohen Pressure wave machine is less prone to exhaust back pressure and even at high exhaust back pressures a particularly efficient operation with high
Wirkungsgraden möglich ist. Dies führt wiederum dazu, dass die Durchtrittsquerschnitte der Fluten sowie entsprechende Durchtrittsquerschnitte der Kanäle und der Efficiencies is possible. This in turn means that the passage cross sections of the floods and corresponding passage cross sections of the channels and the
Druckwellenmaschine sehr gering dimensioniert werden können, so dass die Pressure wave machine can be dimensioned very small, so that the
Druckwellenmaschine in ihren Dimensionen klein gehalten werden kann und einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aufweist. Dies führt zur Lösung und zur Vermeidung von Package-Problemen insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem otorraum eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Pressure wave machine can be kept small in size and has only a very small space requirement. This leads to the solution and to the avoidance of package problems, in particular in a space-critical area such as a motor compartment of a motor vehicle, in particular a passenger car.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle, insbesondere zumindest der erste und der zweite Kanal, zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse der Druckwellenmaschine ausgebildet. Dies ermöglicht die besonders gute Unterteilung des zweiten Kanals in die Fluten, so dass die Reaktion des Sauerstoffs und der In an advantageous embodiment of the invention, the channels, in particular at least the first and the second channel, at least partially formed by a housing of the pressure wave machine. This allows the particularly good subdivision of the second channel into the floods, so that the reaction of the oxygen and the
Kohlenwasserstoffe und damit eine Entflammung sowie die daraus resultierenden Druck- und Temperaturanstiege zumindest reduzierbar sind. Weiterhin ist dadurch die Hydrocarbons and thus a flaming and the resulting pressure and temperature increases are at least reduced. Furthermore, this is the
Teileanzahl der Druckwellenmaschine gering gehalten. Number of parts of the pressure wave machine kept low.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Abzweigeinrichtung mit zumindest einem mit dem ersten Kanal fluidisch verbundenen Abzweigkanal vorgesehen, über welchen Abgas aus dem ersten Kanal abzweigbar und zumindest teilweise, insbesondere direkt, in den zweiten Kanal einleitbar ist. Dadurch ist es ermöglicht, Abgas vor Einströmen in die Kammer (Zelle) aus dem ersten Kanal abzuzweigen und in den zweiten Kanal einzuleiten, wodurch der Druck des Abgases im ersten Kanal abgesenkt werden kann. Dadurch kann der Druck im ersten Kanal auf einen entsprechenden Betriebspunkt der Druckwellenmaschine beziehungsweise der In a further advantageous embodiment of the invention, a branch device is provided with at least one branch channel fluidically connected to the first channel, via which exhaust gas can be branched off from the first channel and introduced at least partially, in particular directly, into the second channel. This makes it possible to divert exhaust gas before flowing into the chamber (cell) from the first channel and to introduce into the second channel, whereby the pressure of the exhaust gas in the first channel can be lowered. As a result, the pressure in the first channel to a corresponding operating point of the pressure wave machine or the
Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. Internal combustion engine to be adjusted.
Vorteilhafterweise umfasst die Abzweigeinrichtung eine Stelleinrichtung, insbesondere ein Stellglied, mittels welcher die Menge des abzuzweigenden Abgases und/oder die Menge des in den zweiten Kanal einzuleitenden Abgases variabel einstellbar ist. Auf diese Art und Weise kann die Druckwellenmaschine besonders vorteilhaft auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden. Dadurch kann die Verdichtung der Luft bedarfsgerecht eingestellt werden. Mit anderen Worten sind unterschiedliche Aufladungsgrade der Luft darstellbar, welche Advantageously, the branching device comprises an adjusting device, in particular an actuator, by means of which the amount of the exhaust gas to be branched off and / or the amount of exhaust gas to be introduced into the second duct is variably adjustable. In this way, the pressure wave machine can be adapted particularly advantageously to a plurality of different operating points of the internal combustion engine. As a result, the compression of the air can be adjusted as needed. With others Words different degrees of charging of the air can be represented, which
bedarfsgerecht zur Darstellung eines effizienten und kraftstoffverbrauchsarmen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine einstellbar sind. can be adjusted as needed to represent an efficient and fuel-efficient operation of the internal combustion engine.
Weiterhin ist es möglich, dass die Druckwellenmaschine eine einen Umgehungskanal aufweisende Umgehungseinrichtung umfasst, wobei über den Umgehungskanal Abgas von stromauf der Kammer aus dem ersten Kanal abzweigbar und in die Kammer einleitbar ist. Dadurch kann ein Teil der Enthalpie des Abgases über den  Furthermore, it is possible for the pressure wave machine to comprise a bypass device having a bypass channel, wherein exhaust gas can be branched off from the first channel and introduced into the chamber via the bypass channel upstream of the chamber. This allows a part of the enthalpy of the exhaust gas over the
Umgehungskanal geleitet werden, was einerseits den Druck im ersten Kanal und somit die Verdichtung der Luft reduziert und andererseits den Druck in der Kammer Bypass channel, which on the one hand reduces the pressure in the first channel and thus the compression of the air and on the other hand, the pressure in the chamber
insbesondere kurz vor Ausströmen des Abgases beziehungsweise des Luft-Abgas- Gemisches aus der Kammer erhöht, was die so genannte Spülung der Kammer verbessert. Dies hat zum Vorteil, dass dadurch eine besonders hohe Menge an Luft, insbesondere Umgebungsluft, in die Kammer einströmen kann. Auch dadurch ist wie schon durch die Abzweigeinrichtung die Einstellung des Aufladungsgrads und damit des Ladedrucks der Druckwellenmaschine einstellbar, ohne die Spülung der Kammer unerwünscht negativ zu beeinflussen. Dies ermöglicht insbesondere die Darstellung eines besonders hohen Ladedrucks auch bei niedrigen Drehzahlen der in particular, increases shortly before the exhaust gas or the air-exhaust mixture from the chamber, which improves the so-called purging of the chamber. This has the advantage that in this way a particularly high amount of air, in particular ambient air, can flow into the chamber. As a result, the setting of the degree of charging and thus the boost pressure of the pressure wave machine can be adjusted as already by the branching device without undesirably adversely affecting the purging of the chamber. This allows in particular the representation of a particularly high boost pressure even at low speeds of
Verbrennungskraftmaschine und der Druckwellenmaschine sowie verbesserte Internal combustion engine and the pressure wave machine and improved
Kompressionswirkungsgrade. Compression efficiency.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abzweigeinrichtung einen Steg, welcher beispielsweise in einem Mittenbereich des Gehäuses angeordnet ist und das Gehäuse in radialer Richtung durchquert, wobei der Steg einen Hohlraum aufweist, in welchem eine wenigstens einen Schlitz aufweisenden Hülse drehbar aufgenommen ist, mittels welcher eine abzuzweigende und/oder in den zweiten Kanal einzuleitende Menge des Abgases einstellbar ist. Die Abzweigeinrichtung und damit die gesamte Druckwellenmaschine weisen einen besonders geringen Bauraumbedarf auf bei gleichzeitiger Darstellung einer sehr flexiblen Einstellbarkeit des Ladedrucks, was eine besonders flexible Anpassbarkeit der Druckwellenmaschine an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine bedeutet. In an advantageous embodiment of the invention, the branching device comprises a web, which is arranged for example in a central region of the housing and the housing in the radial direction, wherein the web has a cavity in which a sleeve having at least one slot is rotatably received, by means of which a branched off and / or to be introduced into the second channel amount of the exhaust gas is adjustable. The branching device and thus the entire pressure wave machine have a particularly small space requirement while displaying a very flexible adjustability of the boost pressure, which means a particularly flexible adaptability of the pressure wave machine to a plurality of different operating points of the internal combustion engine.
Ist der zweite Kanal mittels wenigstens eines Trennelements, insbesondere einer Is the second channel by means of at least one separating element, in particular one
Wandung eines bzw. des zumindest den ersten und den zweiten Kanal bildenden Wall of one or at least the first and the second channel forming
Gehäuses der Druckwellenmaschine, in die zwei Fluten unterteilt, wobei das Housing of the pressure wave machine, divided into the two floods, the
Trennelement einen zumindest bereichsweise gekrümmten, insbesondere Separating an at least partially curved, in particular
bogenförmigen, Querschnitt aufweist, so ist dies insofern vorteilhaft, als dadurch die Fluten, insbesondere ihre Durchtrittsquerschnitte, bedarfsgerecht ausgebildet sind, um dadurch ein besonders vorteilhaftes Abführen des Abgases beziehungsweise des Luft- Abgas-Gemisches aus der Kammer hinaus zu realisieren. Dabei kann die Ausgestaltung des Trennelements der Drehung des Rotors in einer Drehrichtung während des Betriebs der Druckwellenmaschine Rechnung tragen und daran angepasst sein. arcuate, has cross-section, so this is advantageous in that as a result of the floods, in particular their passage cross-sections, are formed as needed to thereby to realize a particularly advantageous removal of the exhaust gas or the air-exhaust mixture from the chamber addition. In this case, the configuration of the separating element can take into account the rotation of the rotor in a direction of rotation during operation of the pressure wave machine and be adapted thereto.
Der Rotor der Druckwellenmaschine ist beispielsweise derart antreibbar, dass er beispielsweise über eine entsprechende Antriebseinrichtung mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise einen Riemen oder zumindest zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder umfassen, mittels welchem beziehungsweise mittels welchen der Rotor von der Kurbelwelle antreibbar ist. The rotor of the pressure wave machine is for example drivable such that it is coupled, for example via a corresponding drive means with a crankshaft of the internal combustion engine. By way of example, the drive device may comprise a belt or at least two gear wheels meshing with one another, by means of which or by means of which the rotor can be driven by the crankshaft.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Antriebseinrichtung, insbesondere ein Elektromotor, vorgesehen, mittels welcher der Rotor antreibbar ist. Diese Möglichkeit, den Rotor unabhängig von der Kurbelwelle der In an advantageous embodiment of the invention, a drive device, in particular an electric motor, is provided, by means of which the rotor can be driven. This way, the rotor regardless of the crankshaft
Verbrennungskraftmaschine anzutreiben, bietet den Vorteil, dass die Driving the internal combustion engine offers the advantage that the
Druckwellenmaschine dadurch besonders flexibel an unterschiedliche Betriebspunkte anpassbar ist und auch bei niedrigen Drehzahlen ein sehr hoher Ladedruck darstellbar ist. Ferner kann dadurch die Reibleistung und damit die Last der As a result, the pressure wave machine can be adapted particularly flexibly to different operating points and a very high boost pressure can be displayed even at low speeds. Furthermore, thereby the friction loss and thus the burden of
Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, was dem niedrigen Internal combustion engine are kept low, which is the low
Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine zugute kommt. Fuel consumption of the internal combustion engine benefits.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine erfindungsgemäße Druckwellenmaschine umfasst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen. Bei der erfindungsgemäßen The second aspect of the invention relates to an internal combustion engine comprising a pressure wave machine according to the invention. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. In the inventive
Verbrennungskraftmaschine kommen die bereits in Zusammenhang mit der Internal combustion engine come already in connection with the
erfindungsgemäßen Druckwellenmaschine beschriebenen Vorteile zum Tragen, wonach die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine einen besonders effizienten und kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb über einen besonders breiten Betriebspunktebereich hinweg aufweist. Ferner sind besonders hohe Leistungen und Drehmomente infolge der Aufladung durch die Druckwellenmaschine möglich. Die erfindungsgemäße According to the invention pressure wave machine described advantages to bear, according to which the internal combustion engine according to the invention has a particularly efficient and fuel-efficient operation over a particularly wide operating point range. Furthermore, particularly high powers and torques due to the charging by the pressure wave machine are possible. The inventive
Verbrennungskraftmaschine hat weiterhin den Vorteil, dass die hohen Leistungen und Drehmomente zumindest nahezu verzögerungsfrei, das heißt ohne so genanntes Internal combustion engine also has the advantage that the high power and torque at least almost without delay, that is without so-called
Turboloch, zur Verfügung stehen, da die Druckwellenmaschine ein besonders gutes transientes Verhalten aufweist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist eine mit der Druckwellenmaschine verbundene und zumindest bereichsweise in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten unterteilte Abgasverrohrung vorgesehen, über welche Abgas aus dem zweiten Kanal abführbar ist, wobei eine der Fluten der Abgasverrohrung mit der ersten der Fluten des zweiten Kanals fluidisch verbunden und die andere der Fluten der Abgasverrohrung mit der zweiten der Fluten des zweiten Kanals fluidisch verbunden ist. Mit anderen Worten ist die Flutentrennung des zweiten Kanals durch beziehungsweise in der Abgasverrohrung zumindest bereichsweise fortgesetzt, so dass die Reaktion der unverbrannten Kohlenwasserstoffe mit dem Turbo hole, are available, since the pressure wave machine has a particularly good transient behavior. In a particularly advantageous embodiment of the second aspect of the invention, an exhaust pipe connected to the pressure wave machine and at least partially subdivided into at least two fluidly separated floods, via which exhaust gas from the second channel can be discharged, wherein one of the floods of the exhaust pipe with the first of the Fluids of the second channel fluidly connected and the other of the flows of the exhaust pipe is fluidly connected to the second of the flows of the second channel. In other words, the flow separation of the second channel through or in the exhaust piping is at least partially continued, so that the reaction of the unburned hydrocarbons with the
Sauerstoff und damit die unerwünschte Entflammung weiter zumindest reduziert ist. Oxygen and thus the unwanted inflammation is further reduced at least.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features mentioned above in the description and
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Feature combinations as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively indicated combination but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Combinations or alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:  The drawing shows in:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines Gehäuseteils eines 1 is a schematic perspective view of a housing part of a
Druckwellenladers für eine Verbrennungskraftmaschine, durch welches Abführkanäle gebildet ist, über welche zumindest Abgas von dem  Pressure wave supercharger for an internal combustion engine through which discharge ducts is formed, via which at least exhaust gas from the
Druckwellenlader abführbar ist;  Pressure wave loader can be discharged;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren 2 shows a detail of a schematic perspective view of another
Ausführungsform des Gehäuseteils gemäß Fig. 1 , bei welchem die Abführkanäle jeweils in zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten unterteilt ist;  Embodiment of the housing part of Figure 1, in which the discharge channels are each divided into two fluidly separated flows.
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Gehäuseteils gemäß Fig. 2; FIG. 3 a detail of a schematic perspective view of the housing part according to FIG. 2; FIG.
Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht einer Abgasverrohrung, welche mit dem Gehäuseteil gemäß den Fig. 2 und 3 zu verbinden ist; Fig. 5 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der 4 is a schematic perspective view of an exhaust pipe to be connected to the housing part according to FIGS. 2 and 3; FIG. 5 shows a detail of a further schematic perspective view of FIG
Abgasverrohrung gemäß Fig. 4; und  Exhaust piping according to FIG. 4; and
Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische und abgewickelte Schnittansicht eines 6 shows a detail of a schematic and developed sectional view of a
Druckwellenladers mit einer Ausführungsform des Gehäuseteils gemäß den Fig. 2 und 3.  Pressure wave charger with an embodiment of the housing part according to FIGS. 2 and 3.
Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuseteil 10 eines Druckwellenladers für eine Fig. 1 shows a housing part 10 of a pressure wave supercharger for a
Verbrennungskraftmaschine, welches auch als Gasgehäuseteil bezeichnet wird. Durch das Gehäuseteil 10 sind zwei Zuführkanäle 12 und 14 gebildet, über welche Zellen eines drehbaren Rotors 16 (Fig. 2 und 3) des Druckwellenladers Abgas der Internal combustion engine, which is also referred to as a gas housing part. Through the housing part 10, two feed channels 12 and 14 are formed, via which cells of a rotatable rotor 16 (Fig. 2 and 3) of the pressure wave supercharger exhaust gas
Verbrennungskraftmaschine zuzuführen ist. Mit anderen Worten kann das unter einem relativ hohen Druck stehende Abgas über die Zuführkanäle 2 und 14 in die Zellen in axialer Richtung des Druckwellenladers gemäß einem Richtungspfeil 18 einströmen. In die Zellen des Rotors 16 kann auch über entsprechende Zuführkanäle Luft in axialer Richtung des Druckwellenladers gemäß einem Richtungspfeil 20 einströmen. Wie den Richtungspfeilen 18 und 20 zu entnehmen ist, strömt dabei das Abgas in entgegen gesetzter Richtung in die Zellen ein als die Luft. In den Zellen wird die Druckenergie des Abgases an die Luft übertragen, indem das Abgas und die Luft in den Zellen für sehr kurze Zeit in direkten Kontakt miteinander gebracht werden. Dabei nutzt der Internal combustion engine is to be supplied. In other words, the exhaust gas, which is under a relatively high pressure, can flow in via the supply channels 2 and 14 into the cells in the axial direction of the pressure wave charger according to a directional arrow 18. In the cells of the rotor 16 can also flow via corresponding feed channels air in the axial direction of the pressure wave supercharger according to a direction arrow 20. As the directional arrows 18 and 20 can be seen, while the exhaust gas flows in the opposite direction in the cells as the air. In the cells, the pressure energy of the exhaust gas is transferred to the air by bringing the exhaust gas and the air in the cells into direct contact with each other for a very short time. It uses the
Druckwellenlader das physikalische Prinzip, dass der Druckausgleich zwischen dem Abgas und der Luft schneller stattfindet als die Vermischung, nachdem das Abgas und die Luft mit unterschiedlichem Druck in Kontakt gebracht werden. Dies stellt den so genannten Druckwellenprozess dar. Pressure wave superchargers the physical principle that the pressure equalization between the exhaust gas and the air takes place faster than the mixing, after the exhaust gas and the air are brought into contact with different pressure. This represents the so-called pressure wave process.
Während des Betriebs des Druckwellenladers dreht sich dabei der Rotor 16 During operation of the pressure wave supercharger, the rotor 16 rotates
beispielsweise gemäß einem Richtungspfeil 22, so dass die mit Abgas beaufschlagten Zellen in fluidische Kommunikation mit durch das Gehäuseteil 10 gebildeten For example, according to a directional arrow 22, so that the exhaust gas cells in fluid communication with formed by the housing part 10
Abfuhrkanälen 24 und 26 kommt. Über die Abführkanäle 24 und 26 ist den Zellen das Abgas so insbesondere eine geringe Menge der in den Zellen enthaltenen Luft abführbar. Weiterhin kann das Abgas und die Luft beispielsweise zu einer Abgasverrohrung führbar und von dem Druckwellenlader 10 abführbar sein. Abfuhrkanälen 24 and 26 comes. About the discharge channels 24 and 26 the exhaust gas is so the cells in particular a small amount of the air contained in the cells can be discharged. Furthermore, the exhaust gas and the air, for example, be feasible to an exhaust pipe and discharged from the pressure wave supercharger 10.
Der Druckwellenlader umfasst weiterhin eine Umgehungseinrichtung, welche einen Umgehungskanal aufweist, mittels welchem der Zuführkanal 82 mit den Abführkanälen 24 und/oder 26 fluidisch verbindbar oder fluidisch voneinander trennbar sind. Dazu umfasst die Umgehungseinrichtung einen durch das Gehäuseteil 10 gebildeten Steg 28, in welchem der Umgehungskanal zumindest bereichsweise ausgebildet ist. In dem The pressure wave loader further comprises a bypass device, which has a bypass channel, by means of which the feed channel 82 with the discharge channels 24th and / or 26 are fluidically connectable or fluidically separable from each other. For this purpose, the bypass device comprises a web 28 formed by the housing part 10, in which the bypass channel is formed at least partially. By doing
Umgehungskanal 28 ist eine geschlitzte Hülse 30 drehbar gelagert. Ferner weist der Steg 28 eine Durchtrittsöffnung 32 auf, über welche das Abgas von dem Zuführkanal 82 direkt in die Abführkanäle 24 und/oder 26 einströmen kann. Durch die Drehbarkeit der Hülse kann dabei eine Menge des mittels der Umgehungseinrichtung von dem Zuführkanal 82 abzuzweigenden und in die Zuführkanäle 24 und/oder 26 einzuleitendem Abgas eingestellt werden, indem die Hülse 30 zwischen einer Schließstellung und zumindest einer die Durchtrittsöffnung 32 zumindest bereichsweise freigegebenen Offenstellung gedreht werden kann. By-pass channel 28 is a slotted sleeve 30 rotatably mounted. Furthermore, the web 28 has a passage opening 32, via which the exhaust gas from the feed channel 82 can flow directly into the discharge channels 24 and / or 26. Due to the rotatability of the sleeve, a quantity of exhaust gas to be branched off from the feed channel 82 and introduced into the feed channels 24 and / or 26 can be set by rotating the sleeve 30 between a closed position and at least one open position at least partially open the passage opening 32 can be.
Durch diese Umgehung, welche auch als Bypassierung bezeichnet wird, kann eingestellt werden, wie stark beziehungsweise wie schwach die Luft in den Zellen des Rotors 16 verdichtet werden soll. Dadurch kann der durch den Druckwellenlader bereits abgestellte Ladedruck, das heißt der Aufladungsgrad der der Verbrennungskraftmaschine By this bypass, which is also referred to as bypassing, can be adjusted how much or how weak the air in the cells of the rotor 16 should be compressed. As a result, the already set by the pressure wave supercharger boost pressure, that is, the degree of supercharging of the internal combustion engine
zuzuführenden Luft, bedarfsgerecht eingestellt und an entsprechende Betriebspunkte besonders flexibel angepasst werden. supplied air, adjusted as needed and adapted to corresponding operating points very flexible.
Prinzipbedingt wird bei dem Druckwellenlader nicht nur das Abgas sondern auch die Luft zumindest teilweise aus den Zellen über die Abführkanäle 24 und 26 abgeführt.  Due to the principle of the pressure wave charger not only the exhaust gas but also the air is at least partially removed from the cells via the discharge channels 24 and 26.
Außerdem kann es prinzipbedingt an der Grenzschicht zwischen dem Abgas und der Luft in den Zellen zu einer Bildung eines Luft-Abgas-Gemisches kommen. Daher kann es insbesondere in Strömungsrichtung der Luft und des Abgases bzw. des Luft-Abgas- Gemisches aus den Zellen hinaus stromab der Zellen zu einer Reaktion von In addition, it can in principle come at the boundary layer between the exhaust gas and the air in the cells to form an air-exhaust gas mixture. Therefore, it can in particular in the flow direction of the air and the exhaust gas or the air-exhaust mixture out of the cells downstream of the cells to a reaction of
unverbranntem und in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffen und in der Luft enthaltenem Sauerstoff kommen, woraus eine Entflammung resultiert, falls keine entsprechenden Vorkehrungen getroffen sind. Dies kann zu unerwünschten Temperatur- und Druckanstiegen führen, welche den effizienten Betrieb des Druckwellenladers negativ beeinflussen. unburned hydrocarbons contained in the exhaust gas and oxygen contained in the air, resulting in a flame, if no appropriate precautions are taken. This can lead to undesirable temperature and pressure increases, which adversely affect the efficient operation of the pressure wave supercharger.
Um die Reaktion des Sauerstoffs mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen zumindest zu vermindern, zeigen die Fig. 2 und 3 ein Gehäuseteil 10', welches eine weitere In order to at least reduce the reaction of the oxygen with the unburned hydrocarbons, FIGS. 2 and 3 show a housing part 10 'which is another
Ausführungsform des Gehäuseteils 10 gemäß Fig. 1 darstellt. Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, sind die Abführkanäle 24 und 26 jeweils durch ein jeweiliges Embodiment of the housing part 10 of FIG. 1 represents. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the discharge channels 24 and 26 are each through a respective one
Wandungselement 42 und 44 in zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten 34 und 36 beziehungsweise 38 und 40 unterteilt. Dadurch ist es erreicht, dass bei sich während des Betriebs des Druckwellenladers drehendem Rotor 16 der Massenstrom des Abgases und der Luft beziehungsweise des Luft-Abgas-Gemisches aus den Zellen hinaus aufgeteilt wird, wobei die Fluten 34 und 36 beziehungsweise 38 und 40 voneinander Wall element 42 and 44 divided into two fluidly separated floods 34 and 36 and 38 and 40, respectively. As a result, it is achieved that with the rotor 16 rotating during the operation of the pressure wave supercharger, the mass flow of the exhaust gas and the air or the air-exhaust mixture is divided out of the cells, the floods 34 and 36 or 38 and 40 from each other
unterschiedliche Anteile von Abgas und Luft führen. Durch diese Flutentrennung kann die Reaktion des Sauerstoffs mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen unterbunden, zumindest gemindert oder zumindest verzögert werden, wodurch auch die unerwünschten Druck- und Temperaturverhältnisse infolge der Entflammung zumindest reduziert sind. Dadurch weist der Druckwellenlader einen besonders effizienten Betrieb in einem besonders breiten Kennfeld auf. different proportions of exhaust gas and air lead. As a result of this flow separation, the reaction of the oxygen with the unburned hydrocarbons can be prevented, at least reduced or at least delayed, as a result of which the undesirable pressure and temperature conditions due to the ignition are at least reduced. As a result, the pressure wave supercharger has a particularly efficient operation in a particularly wide characteristic field.
Wie den Fig. 2 und 3 ferner zu entnehmen ist, weisen die Wandungselemente 42 und 44 einen bogenförmigen Querschnitt auf und sind beispielsweise an die Drehung des Rotors 16 angepasst, um eine effiziente Abfuhr der Luft und des Abgases sowie eine effiziente Aufteilung des Massenstroms zu erzielen. As can also be seen from FIGS. 2 and 3, the wall elements 42 and 44 have an arcuate cross-section and are adapted, for example, to the rotation of the rotor 16 in order to achieve an efficient removal of the air and of the exhaust gas as well as an efficient distribution of the mass flow ,
Ferner weisen die Fluten 34 und 36 beziehungsweise 38 und 40 voneinander Furthermore, the floods 34 and 36 or 38 and 40 from each other
unterschiedliche Durchtrittsquerschnitte auf, so dass in den Fluten 34 und 36 different passage cross-sections, so that in the floods 34 and 36th
beziehungsweise 38 und 40 voneinander unterschiedliche Druckverhältnisse dargestellt werden können. Dies führt dazu, dass der Druckwellenlader robuster gegenüber unerwünscht hohen Abgasgegendrücken ist und auch bei entsprechend hohen or 38 and 40 different pressure ratios can be represented. As a result, the pressure wave loader is more robust with respect to undesirable high exhaust back pressures and also with correspondingly high
Abgasgegendrücken besonders effizient betrieben werden kann. Dies ermöglicht es auch, den Druckwellenlader in seinen Dimensionen gering auszugestalten, so dass dieser einen geringen Bauraumbedarf aufweist. Exhaust back pressure can be operated particularly efficiently. This also makes it possible to design the pressure wave loader in its dimensions low, so that it has a low space requirement.
Das Gehäuseteil 10' sowie das Gehäuseteil 10 weisen einen jeweiligen Fügflansch 46 mit vier Durchtrittsöffnungen auf, welche von jeweiligen Schrauben 48 durchdrungen sind. Über den Fügflansch 46 und die Schrauben 48 ist beispielsweise das Gehäuseteil 0' mit einer in den Fig. 4 und 5 dargestellten Abgasverrohrung 50 zu verbinden. Dazu weist auch die Abgasverrohrung 50 einen Fügflansch 52 mit jeweiligen Durchtrittsöffnungen 54 auf, durch welche die Schrauben 48 hindurch treten können und mit entsprechenden Kontermuttern gekontert werden. The housing part 10 'and the housing part 10 have a respective joining flange 46 with four passage openings, which are penetrated by respective screws 48. About the joining flange 46 and the screws 48, for example, the housing part 0 'with an exhaust gas piping 50 shown in FIGS. 4 and 5 to connect. For this purpose, the exhaust piping 50 has a joining flange 52 with respective passage openings 54, through which the screws 48 can pass through and are countered with corresponding lock nuts.
Wie insbesondere der Fig. 5 zu entnehmen ist, weist auch die Abgasverrohrung 50 zu den Wandungselementen 42 und 44 korrespondierende Wandungselemente 56 und 58 auf, wobei die Querschnitte der Wandungselemente 56 und 58 an die entsprechenden Querschnitte der Wandungselemente 42 und 44 zumindest im Wesentlichen angepasst sind. Mit anderen Worten ist die Flutentrennung der Abführkanäle 24 und 26 durch beziehungsweise in der Abgasverrohrung 50 fortgesetzt, so dass auch die Abgasverrohrung 50 jeweilige, voneinander getrennte Fluten 34' und 36' 5, the exhaust piping 50 also has wall elements 56 and 58 corresponding to the wall elements 42 and 44, wherein the cross sections of the wall elements 56 and 58 are at least substantially adapted to the corresponding cross sections of the wall elements 42 and 44 , In other words, the flow separation of the discharge channels 24 and 26 is continued by or in the exhaust piping 50, so that the Exhaust piping 50 respective separate flooding 34 'and 36'
beziehungsweise 38' und 40* aufweist. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit der or 38 'and 40 * . This is the probability of
geschilderten Entflammung infolge der Reaktion des Sauerstoffes mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen um ein Weiteres vermindert. described flame due to the reaction of the oxygen with the unburned hydrocarbons further reduced.
Die Flut 36' ist dabei mit einem Abgasrohr 60, die Flut 38' mit einem Abgasrohr 62 und die Fluten 34' und 40' mit einem weiteren Abgasrohr 64 fluidisch verbunden, wobei die Abgasrohre 60, 62 und 64 an einer Verbindungsstelle 66 fluidisch zusammengeführt und in ein den Abgasrohren 60, 62 und 64 gemeinsames Abgasrohr 68 münden. The flood 36 'is fluidly connected to an exhaust pipe 60, the flood 38' with an exhaust pipe 62 and the floods 34 'and 40' with another exhaust pipe 64, wherein the exhaust pipes 60, 62 and 64 merged fluidically at a junction 66 and in a the exhaust pipes 60, 62 and 64 common exhaust pipe 68 open.
Die Fig. 6 zeigt eine schematische und abgewickelte Schnittansicht eines zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Druckwellenladers 70 mit einem Gehäuseteil 10", welches als Gasgehäuseteil bezeichnet wird und eine Ausführungsform des Gehäuseteils 10' gemäß den Fig. 2 und 3 sein kann. 6 shows a schematic and developed sectional view of an at least substantially cylindrical pressure wave charger 70 with a housing part 10 ", which is referred to as a gas housing part and an embodiment of the housing part 10 'according to FIGS. 2 and 3 may be.
Das Gehäuseteil 0" weist den Zuführkanal 12 auf, über welchen Abgas gemäß dem Richtungspfeil 18 in Zellen 72 des Rotors 16 einströmen kann. The housing part 0 "has the feed channel 12, via which exhaust gas according to the directional arrow 18 can flow into cells 72 of the rotor 16.
Der Druckwellenlader 70 umfasst ein weiteres Gehäuseteil 10"', welches auch als Luftgehäuseteil bezeichnet wird. Durch das Gehäuseteil 10"' ist ein Abführkanal 74 ausgebildet, über welchen die von dem Abgas verdichtete Luft gemäß einem The pressure wave charger 70 comprises a further housing part 10 "', which is also referred to as an air housing part." A discharge channel 74 is formed through the housing part 10 "', via which the air compressed by the exhaust gas according to a
Richtungspfeil 18' von den Zellen 72 abführbar und zur Verbrennungskraftmaschine führbar ist. Ferner umfasst das Gehäuseteil 10"' eine so genannte Expansionstasche 76. Darüber hinaus ist durch das Gehäuseteil 10"' ein Zuführkanal 78 gebildet, über welchen die Luft gemäß dem Richtungspfeil 20 in die Zellen 72 des Revolvers 16 einströmen kann. Directional arrow 18 'from the cells 72 can be discharged and the internal combustion engine is feasible. Furthermore, the housing part 10 "'comprises a so-called expansion pocket 76. In addition, through the housing part 10"', a feed channel 78 is formed, via which the air according to the directional arrow 20 can flow into the cells 72 of the revolver 16.
Der Druckwellenlader 70 umfasst eine Abzweigeinrichtung mit einem Abzweigkanal 82 und einem so genannten Gastaschenventil. Mittels des Gastaschenventils und dem Abzweigkanal 82 ist zumindest ein Teil des Abgases von dem Zuführkanal 12 abzweigbar und aus diesem ausleitbar und in die Zellen 72 einleitbar. Dadurch kann ein Teil der Enthalpie des Abgases durch das Gastaschenventil geführt werden, was einerseits den Druck im Zuführkanal 12 und somit die Verdichtung der Luft im Abführkanal 74 reduziert, andererseits den Druck in den Zellen 72 kurz vor Erreichen des durch das Gehäuseteil 10" gebildeten Abführkanals 24 erhöht. Dadurch werden die Zellen 72 besonders gut gespült. Dies bedeutet, dass das Abgas und die Luft und insbesondere das Abgas besonders gut und schnell aus den Zellen 72 über den Abführkanal 24 bzw. die die Fluten 34 und 36 gemäß Richtungspfeilen 20' ausströmen können, so dass über den The pressure wave loader 70 comprises a branching device with a branch channel 82 and a so-called gas pocket valve. By means of the gas pocket valve and the branch channel 82, at least part of the exhaust gas can be branched off from the feed channel 12 and can be diverted therefrom and introduced into the cells 72. As a result, a portion of the enthalpy of the exhaust gas can be passed through the gas pocket valve, which on the one hand reduces the pressure in the feed channel 12 and thus the compression of the air in the discharge channel 74, on the other hand, the pressure in the cells 72 shortly before reaching the discharge channel formed by the housing part 10 " As a result, the cells 72 are rinsed particularly well, which means that the exhaust gas and the air, and in particular the exhaust gas, flow particularly well and quickly from the cells 72 via the discharge channel 24 or the floods 34 and 36 according to directional arrows 20 'can flow, so that over the
Zuführkanal 78 neue Luft, welche als Frischgas bezeichnet wird, nachströmen kann. Wie der Fig. 6 zu entnehmen ist, ist der Abführkanal 24 mittels eines Trennelements 80 in die erste Flut 34 und die zweite Flut 36 unterteilt. Supply channel 78 new air, which is referred to as fresh gas, can flow. As can be seen from FIG. 6, the discharge channel 24 is subdivided into the first flow 34 and the second flow 36 by means of a separating element 80.
Bezogen auf die Drehrichtung des Rotors 16 gemäß dem Richtungspfeil 22 überstreichen die mit Abgas beladenen Zellen 72 beim Betrieb des Druckwellenladers 70 zunächst die Flut 34, woraufhin sie die Flut 36 überstreichen. Dies bedeutet, dass das Luft-Abgas- Gemisch beziehungsweise das Abgas mit einer nur sehr gering enthaltenen Menge an Luft zunächst aus den Zellen 72 über die Flut 34 ausströmen kann. In der Flut 34 liegt somit ein sehr fettes Gemisch vor. Das Verbrennungsluftverhältnis ( Ä , Lambda) beträgt kleiner als 1. Ferner herrscht in der Flut 34 eine Temperatur und ein Druck, welche höher sind, als die Temperatur und der Druck, welche in der Flut 36 herrschen. Aufgrund der Tatsache, dass in der Flut 34 ein besonders hoher Anteil an Abgas aber nur ein besonders geringer Anteil an Luft und damit Sauerstoff vorliegt, kommt es nicht oder nur in sehr geringem Maße zu Reaktionen des Sauerstoffs und der Kohlenwasserstoffe. Based on the direction of rotation of the rotor 16 in accordance with the directional arrow 22, the cells 72 loaded with exhaust gas first sweep the flood 34 during operation of the pressure wave charger 70, whereupon they sweep over the flood 36. This means that the air / exhaust gas mixture or the exhaust gas can initially flow out of the cells 72 via the flood 34 with only a very small amount of air contained. In the flood 34 is thus a very rich mixture. The combustion air ratio (λ, lambda) is less than 1. Further, in the flood 34, there is a temperature and pressure which are higher than the temperature and pressure prevailing in the flood 36. Due to the fact that in the flood 34 is a particularly high proportion of exhaust gas but only a very small proportion of air and thus oxygen, there is not or only to a very limited extent to reactions of oxygen and hydrocarbons.
Über die Flut 36 kann nun das restliche Abgas und Luft bzw. das restliche Luft-Abgas- Gemisch aus den Zellen 72 ausströmen, wobei das Luft-Abgas-Gemisch in der Flut 36 einen sehr hohen Anteil an Luft und einen nur sehr geringen Anteil an Abgas aufweist. Dabei handelt es sich somit um ein sehr mageres Gemisch und das About the flood 36, the remaining exhaust gas and air or the remaining air-exhaust mixture can now flow out of the cells 72, wherein the air-exhaust mixture in the flood 36 a very high proportion of air and a very small proportion of Exhaust gas has. This is therefore a very lean mixture and the
Verbrennungsluftverhältnis ist wesentlich größer als 1. Aufgrund dieser Tatsache kommt es auch in der Flut 36 nicht oder nur in sehr geringem Maße zu einer Reaktion von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, so dass es auch in der Flut 36 wie in der Flut 34 nicht zu unerwünschten Druck- und Temperaturanstiegen kommen kann, die den effizienten Betrieb des Druckwellenladers 70 negativ beeinflussen könnten. Dies bedeutet, dass die negativen Effekte der unerwünschten Druck- und Temperaturanstiege unterbunden oder zumindest vermindert werden, so dass der Druckwellenlader 70 in einem besonders breiten Kennfeld besonders effizient betrieben werden kann. Dies kommt einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringen C02-Emissionen der Combustion air ratio is significantly greater than 1. Due to this fact, there is no or only to a very limited extent in the flood 36 to a reaction of hydrocarbons and oxygen, so that it is not in the flood 36 as in the flood 34 to undesirable pressure and temperature rises may occur which could adversely affect the efficient operation of the blast loader 70. This means that the negative effects of the undesirable pressure and temperature increases are prevented or at least reduced, so that the pressure wave loader 70 can be operated particularly efficiently in a particularly wide characteristic map. This comes with low fuel consumption and low C0 2 emissions
Verbrennungskraftmaschine zugute, da es der Druckwellenlader 70 gleichzeitig ermöglicht, zur Darstellung hoher Leistungen und Drehmomente die der Internal combustion engine benefits because it allows the pressure wave loader 70 at the same time, for the representation of high powers and torques of the
Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft besonders effizient zu verdichten und somit die Verbrennungskraftmaschine besonders effizient aufzuladen. To compress the internal combustion engine air supplied particularly efficient and thus to charge the internal combustion engine particularly efficient.

Claims

Patentansprüche  claims
Druckwellenmaschine (70), insbesondere Druckwellenlader (70), für eine Pressure wave machine (70), in particular pressure wave loader (70), for a
Verbrennungskraftmaschine, mit einem drehbar gelagerten und zumindest eine Kammer (72) aufweisenden Rotor (16), mit einem ersten Kanal (12, 14), über welchen der Kammer (72) Abgas der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist, und mit zumindest einem zweiten Kanal (24, 26), über welchen zumindest das Abgas wenigstens teilweise aus der Kammer (72) abführbar ist, Internal combustion engine with a rotatably mounted rotor (16) having at least one chamber (72), with a first channel (12, 14) via which exhaust gas can be supplied to the combustion chamber (72), and with at least one second channel (24 , 26), via which at least the exhaust gas is at least partially dischargeable from the chamber (72),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der zweite Kanal (24, 26) zumindest bereichsweise in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten (34, 36, 38, 40) unterteilt ist, wobei die bei sich während des Betriebs drehendem Rotor (16) zuerst auf den ersten Kanal (12, 14) folgende erste der Fluten (34, 36, 38, 40) einen kleineren Winkelbereich des Rotors (16) aufweist als die darauf folgende zweite der Fluten (34, 36, 38, 40). the second channel (24, 26) is subdivided at least in regions into at least two fluidically separated flows (34, 36, 38, 40), wherein the rotor (16) rotating during operation first points to the first channel (12, 14 ) following first of the floods (34, 36, 38, 40) has a smaller angular range of the rotor (16) than the subsequent second of the floods (34, 36, 38, 40).
Druckwellenmaschine (70) nach Anspruch 1 , Pressure wave machine (70) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Kanäle (12,14, 24, 26) zumindest bereichsweise durch ein Gehäuseteil (10, 10', 10", 10"') der Druckwellenmaschine (70) ausgebildet sind. the channels (12, 14, 24, 26) are formed, at least in regions, by a housing part (10, 10 ', 10 ", 10"') of the pressure wave machine (70).
Druckwellenmaschine (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Pressure wave machine (70) according to one of the preceding claims, characterized in that
eine Abzweigeinrichtung mit zumindest einem mit dem ersten Kanal (12, 14) fluidisch verbundenen Abzweigkanal vorgesehen ist, über welchen Abgas aus dem Kanal (82) abzweigbar und zumindest teilweise in den zweiten Kanal (24, 26) einleitbar ist. a branch device is provided with at least one branch channel fluidically connected to the first channel (12, 14), via which exhaust gas can be branched off from the channel (82) and at least partially introduced into the second channel (24, 26).
4. Druckwellenmaschine (70) nach Anspruch 3, 4. pressure wave machine (70) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Abzweigeinrichtung einen Steg (28) umfasst, welcher einen Hohlraum aufweist, in welchem eine wenigstens einen Schlitz aufweisende Hülse (30) drehbar aufgenommen ist, mittels welcher eine abzuzweigende und/oder in den zweiten Kanal (24, 26) einzuleitende Menge des Abgases einstellbar ist.  the branching device comprises a web (28) which has a cavity in which a sleeve (30) having at least one slot is rotatably received, by means of which an exhaust gas quantity to be branched off and / or introduced into the second channel (24, 26) can be adjusted is.
5. Druckwellenmaschine (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Pressure wave machine (70) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der zweite Kanal (24, 26) mittels wenigstens eines Trennelements (42, 44, 80), insbesondere einer Wandung (42, 44) eines Gehäuses (10, 10', 10") der  the second channel (24, 26) by means of at least one separating element (42, 44, 80), in particular a wall (42, 44) of a housing (10, 10 ', 10 ") of
Druckwellenmaschine (70), in die zumindest zwei Fluten (34, 36, 38, 40) unterteilt ist.  Pressure wave machine (70), in which at least two floods (34, 36, 38, 40) is divided.
6. Druckwellenmaschine (70) nach Anspruch 5, 6. A pressure wave machine (70) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Trennelement (42, 44, 80) einen zumindest bereichsweise gekrümmten, insbesondere bogenförmigen, Querschnitt aufweist.  the separating element (42, 44, 80) has an at least partially curved, in particular arcuate, cross-section.
7. Druckwellenmaschine (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. pressure wave machine (70) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Antriebseinrichtung, insbesondere ein Elektromotor, vorgesehen ist, mittels welcher der Rotor antreibbar ist.  a drive device, in particular an electric motor, is provided, by means of which the rotor can be driven.
8. Verbrennungskraftmaschine mit einer Druckwellenmaschine (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Internal combustion engine with a pressure wave machine (70) according to one of the preceding claims.
9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 8, 9. internal combustion engine according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine mit der Druckwellenmaschine (70) verbundene und zumindest bereichsweise in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Fluten (34', 36', 38', 40') unterteilte Abgasverrohrung (50) vorgesehen ist, über welche Abgas aus dem zweiten Kanal (24, 26) abführbar ist, wobei eine der Fluten (34', 36', 38', 40') der Abgasverrohrung (50) mit der ersten der Fluten (34, 36, 38, 40) des zweiten Kanals (24, 26) fluidisch verbunden und die andere der Fluten (34', 36', 38', 40') der Abgasverrohrung (50) mit der zweiten der Fluten (34, 36, 38, 40) des zweiten Kanals (24, 26) fluidisch verbunden ist. an exhaust gas piping (50), which is connected to the pressure wave machine (70) and at least partially divided into at least two fluidly separated flows (34 ', 36', 38 ', 40') is provided, via which exhaust gas from the second channel (24, 26 ), wherein one of the flows (34 ', 36', 38 ', 40') of the exhaust casing (50) is fluidly connected to the first of the flows (34, 36, 38, 40) of the second channel (24, 26) and the other of the flutes (34 ', 36', 38 ', 40') of the exhaust casing (50). with the second of the floods (34, 36, 38, 40) of the second channel (24, 26) is fluidly connected.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB765732A (en) * 1951-06-25 1957-01-09 Jendrassik Developments Ltd Improvements relating to pressure exchangers
GB802019A (en) * 1955-12-01 1958-09-24 Dudley Brian Spalding Improvements in or relating to pressure exchangers
GB827798A (en) * 1957-08-29 1960-02-10 Dudley Brian Spalding Improvements in or relating to pressure exchangers
EP1347157B1 (en) 2002-03-18 2005-11-09 Swissauto Engineering S.A. Gas-dynamic pressure wave supercharger

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1060085B (en) * 1957-08-29 1959-06-25 Dudley Brian Spalding Pressure exchanger
CH552135A (en) * 1972-11-29 1974-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie PROCESS FOR REDUCING POLLUTANT EMISSIONS FROM COMBUSTION ENGINES AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE.
US4488532A (en) * 1981-11-30 1984-12-18 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Gas-dynamic pressure wave machine with exhaust gas bypass
CH681738A5 (en) * 1989-11-16 1993-05-14 Comprex Ag
AT408785B (en) * 1995-11-30 2002-03-25 Blank Otto Ing CHARGER FOR THE CHARGE AIR OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
FR2879249A1 (en) * 2004-12-09 2006-06-16 Renault Sas Recycled exhaust gas supercharging and stratification device for internal combustion engine, has pressure wave supercharger including inlet pipes with mixture of fresh air and recycled exhaust gas whose quantity is different in each pipe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB765732A (en) * 1951-06-25 1957-01-09 Jendrassik Developments Ltd Improvements relating to pressure exchangers
GB802019A (en) * 1955-12-01 1958-09-24 Dudley Brian Spalding Improvements in or relating to pressure exchangers
GB827798A (en) * 1957-08-29 1960-02-10 Dudley Brian Spalding Improvements in or relating to pressure exchangers
EP1347157B1 (en) 2002-03-18 2005-11-09 Swissauto Engineering S.A. Gas-dynamic pressure wave supercharger

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOTORTECHNISCHEN ZEITSCHRIFT (MTZ), AUSGABE MTZ 1212006, pages 946 - 954

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