DD285397A5 - Gasdynamische druckwellenmaschine mit nicht konstantem zellenquerschnitt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gasdynamische Druckwellenmaschine als Aufladeaggregat fuer einen Verbrennungsmotor. Die erfindungsgemaesze Aufgabe wird dadurch geloest, dasz der Querschnitt der Zellen mit zur Rotorachse parallelen Mittellinien ueber der Rohrlaenge von der Abgas- zur Luftseite hin stetig zunimmt. Es wurde gefunden, dasz bei einer vorzugsweisen AEnderung der radialen Zellenhoehe mit der Rotorlaenge x um den Betrag 2axb, mit a0,03 bis 0,1 und b1,5 bis 2,5, die in der Kopplung mit dem Verbrennungsmotor wichtigsten Parameter, wie Gesamtwirkungsgrad, Kompressionswirkungsgrad und Spuelgrad der Druckwellenmaschine, verbessert werden.{Druckwellenmaschine, gasdynamisch; Aufladeaggregat; Verbrennungsmotor; Zelle; Rotorachse; Rotorlaenge; Abgasseite; Luftseite; Zellenhoehe; Gesamtwirkungsgrad; Kompressionswirkungsgrad; Spuelgrad}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine gasdynamische Druckwellenmaschine als Aufladeaggregat für einen Verbrennungsmotor. Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In gasdynamischen Druckwellenmaschinen wird durch Entspannung eines heißen, energiereichen Gases der Druck in einem anderen Gas erhöht. Der gasdynamische Prozeß vollzieht sich unter dem Einfluß von Kompressions- und Expansionswellen in den stirnseitig offenen Zellen des Rotors, die sich an den Zu· und Abströmöffnungen in den Seitenteilen des Gehäuses vorbeibewegen.

Die serienmäßig für die Aufladung von Verbrennungsmotoren hergestellten Druckwellenmaschinen haben Rotoren mit konstantem Zellenquerschnitt über die Ro.'orlänge, im folgenden zylindrische Rotoren genannt.

Nach DE-AS 22 54 776 ist eine Druckwellenmaschine bekannt, die von der zylindrischen Rotorbauform abweicht. Bei ihr verlaufen die Mittellinien der Zellen von einem kleinen Rotordurchmesser auf der Luftseite zu einem größeren auf der Abgasseite. Dadurch liegt im gasdynamischen Prozeß der Druck des expandierten heißen Gases wesentlich höher als der des zu verdichtenden kalten Gases. Allerdings nimmt dabei das positive Spüldruckgefälle auf der Hochdruckseite infolge der Zentrifugalkraftkomponente in Zellenrichtung ab. Dadurch erhöht sich die Ladungswechselarbeit für den Arbeitsprozeß des Verbrennungsmotors und der Gesamtwirkungsgrad sinkt. Ein höherer Druck des expandierten heißen Gases ist an sich nicht erforderlich, da die Niederdruckverluste im Ansaug- und Auspuffsystem einer Druckwellenmaschine ohne weiteres angepaßt werden können. Die größere Zentrifugfalkraft in den Bereichen größerer Rotordurchmesser verstärkt die Tendenz zur Schichtung der Gase. Das kalte und schwere Gas, die Luft, wird an die Rotoraußenseite gedrückt und das leichtere Abgas schiebt sich keilförmig unter die Luft in Richtung der Hochdruckluftöffnung. Bezogen auf die Zellenlänge wird die Miscchungszone mit der Gefahr unerwünschter Abgasre^irkulation verbreitert.

Ziel eier Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der gasdynamischen Parameter der Druckwellenmaschine in der Kopplung mit einem Verbrennungsmotor.

Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Rotorbauform zu finden bei der die wichtigsten gasdynamischen Parameter gegenüber

denen von zylindrischen Rotoren verbessert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Querschnitt der Zellen mit zur Rotorachse parallelen Mittellinien

über der Rotorlänge von der Abgas- zur Luftseite hin stetig zunimmt.

Es wurde gefunden, daß bei einer vorzugsweisen Änderung der radialen Zellenhöhe mit der Rotorlänge χ um den Betrag 2ax^b,

mit a = 0,03 bis 0,1 undb = 1,5 bis 2,5, die in der Kopplung mit dem Verbrennungsmotor wichtigsten Parameter, wie

Gesamtwirkungsgrad, Kompressionswirkungsgrad und Spülgrad der Druckwellenmaschine, verbessert werden. Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch die Zellen einer erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Die Mittellinien M der Zellen liegen parallel zur Achse A des Rotors. Die Höhe ζ der Zellen nimmt in Abhängigkeit von der Rotorlänge x, ausgehend von einem Betrag hander Abgasseite, um den Betrag 2ax^b zu. Mit a = 0,1 undb = 2,0 werden gegenüber einem zylindrischen Rotor mit der Zellenhöhe h folgende Werte erreicht:

Zellenhöhe ζ = h zu = h + 0,2x² Gesamtwirkungsgrad 50,2 52,4 Kompressionswirkungsgrad 92,1 92,6

Spülgrad 50,3 59,0

Hochdruckdifferenz (kPa) 25,2 28,4

Claims (3)

1. Gasdynamische Druckwellenmaschine als Aufladeaggregat für einen Verbrennungsmotor mit einem Rotor und an dessen Umfang angeordneten Zellen, deren Mittellinien achsparallel zur Rotorachse verlaufen, gekennzeichnet dadurch, daß der Zellenquerschnitt über der Rotorlänge von der Abgas- zur Luftseite hin stetig zunimmt.

2. Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die ladiale Zellenhöhe mit der Rotorlänge χ um den Betrag 2ax^b, mit a = 0,03 bis 0,1 undb= 1,5 bis 2,5, steigt.

3. Druckwellenmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß a = 0,1 und b = 2,0 beträgt.