DE1034925B - Kolbenbrennkraftmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb derselben - Google Patents
Kolbenbrennkraftmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb derselbenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschinenanlage, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit Abgasturbine, Verstellsteuerung für die Ein- und Auslaßorgane der
Kolbenbrennkraftmaschine und gegebenenfalls einer Getriebeverbindung zwischen der Abgasturbine, der
Kurbelwelle und der Abtriebswelle der Anlage, und besteht im wesentlichen darin, daß bei sinkender Drehzahl
der Abtriebswelle der Anlage die Steuerzeiten im Sinne einer größeren Beaufschlagung der Abgasturbine
geändert werden.
Es ist eine Anlage mit Verstellsteuerung bekannt, bei der die Abgasturbine so über ein Zahnradgetriebe
mit der Kurbelwelle und der Abtriebswelle der Anlage verbunden ist, daß das Drehmomentverhältnis
zwischen der Kurbelwelle und der Abgasturbinenwelle stets konstant bleibt. Wird bei dieser bekannten Anlage
die Abgasturbine durch Verstellen der Steuerung stärker beaufschlagt, so muß sie sich schneller drehen,
womit auch eine schnellere Drehung der Abtriebswelle der bekannten Anlage verbunden ist. Im Gegensatz
hierzu ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einer größerenBeauf schlagung der Abgasturbine eine kleinere
Drehzahl der Abtriebswelle der Anlage zugeordnet.
Hierdurch ist es möglich, bei der Regelung der von der gesamten Anlage nach außen abgegebenen
Leistung die von der Abgasturbine abgegebene Leistung durch Verstellen der Steuerzeiten der
Kolbenbrennkraftmaschine weitgehend konstant zu halten. Auf diese Weise wird über einen großen Bereich
der abgegebenen Leistung der Gesamtanlage hinweg der Wirkungsgrad der Abgasturbine infolge
der gleichmäßigen Beaufschlagung ganz oder fast ganz konstant gehalten, so daß die gesamte Anlage unter
günstigen Umständen arbeitet.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine erfindungsgemäße Kolbenbrennkraftmaschinenanlage,
bei der zwischen der Kurbelwelle und dem Verbindungsgetriebe mit der Abgasturbine ein Verstellgetriebe,
ζ. B. ein hydraulischer Drehmomentenwandler, angeordnet ist, derart betrieben werden, daß
zur Erzielung eines großen Drehmomentes bei niedrigen Drehzahlen des Abtriebs der Gesamtanlage,
insbesondere beim Anfahren gegen einen großen Widerstand, das Verstellgetriebe auf eine sehr große
Untersetzung bzw. auf völlige Trennung seiner An- und Abtriebswelle und die Verstellsteuerung im Sinne
einer möglichst großen Energieübertragung der Abgase auf die Abgasturbine eingestellt wird. Hierdurch
wird das bekannte Verhalten von Turbinen, bei geringen Drehzahlen bzw. Stillstand ein sehr großes
Drehmoment abzugeben, in vorteilhafter Weise zur Entlastung des Getriebes zwischen der Kurbelwelle
und dem Gesamtabtrieb ausgenutzt.
Kolbenbrennkraftmaschinenanlage
und Verfahren zum Betrieb derselben
und Verfahren zum Betrieb derselben
Anmelder:
Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheini, Mercedesstr. 136
Stuttgart-Untertürkheini, Mercedesstr. 136
Dipl.-Ing. Dr.-Ing. e. h. Friedrich Nallinger, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Die Abgasturbine einer erfindungsgemäßen Kolbenbrennkraftmaschinenanlage
kann aber auch eine Ladevorrichtung, vorzugsweise einen Turbolader, antreiben.
Hierbei kann der Betrieb so gestaltet werden, daß zur Erzielung eines großen Drehmomentes bei
niedrigen Drehzahlen der Kolbenbrennkraftmaschine die Verstellsteuerung im Sinne einer möglichst großen
Energieübertragung der Abgase auf die Abgasturbine eingestellt wird. Es kann auf diese Weise wie im vorhergehenden
Beispiel bei kleinen Drehzahlen ein verhältnismäßig großes Drehmoment erzielt werden, indem
die bei üblicher Abgasturbinenaufladung auftretende starke Verminderung des Ladedrucks mit
sinkender Drehzahl der Kolbenbrennkraftmaschine vermieden wird.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, bei der die Abgasturbine über ein Zahnradgetriebe
mit der Kurbelwelle verbunden ist;
Fig. 2 zeigt eine im Prinzip ähnliche Anlage, bei der jedoch noch ein hydraulischer Drehmomentenwandler
zwischen der Kurbelwelle und dem Verbindungsgetriebe mit der Abgasturbine angeordnet ist,
und
Fig. 3 zeigt eine Anlage, bei der die Abgasturbine einen Turbolader antreibt.
Im Motorgehäuse 10 der Brennkraftmaschine befindet sich die Kurbelwelle 11, die über einen Trieb 12
mit der Nockenwelle 13 verbunden ist. Zwischen dem Trieb 12 und der Nockenwelle 13 befindet sich eine
Verstellsteuerung 14, die es erlaubt, durch Betätigung des Hebels 15 die Winkelstellung der Nockenwelle 13
zu dem Trieb 12 bzw. zur Kurbelwelle 11 zu verändern.
Die Abgase der Kolbenbrennkraftmaschine gelangen über ein Abgassammeirohr 16 zu einer Abgasturbine
17 und von dieser durch ein Austrittsrohr 18 ins Freie.
509 578/54
In der Ausführung nach Fig. 1 treibt die Welle 19 der Abgasturbine 17 über ein Zahnradritzel 20 und ein
Zwischenrad 21 ein Zahnrad 22 an, das mit der vom Schwungrad 23 zum Abtriebsflansch 24 führenden
Welle elastisch verbunden ist.
Will man, ausgehend von einem bestimmten Betriebszustand, die Abtriebsleistung bei 24 z. B. herabsetzen,
so würde, wenn dies in üblicher Weise geschähe, durch entsprechende Abregelung der Kraftstoff-
l)zw. Luftzufuhr für die Brennkraftmaschine die Abtriebsleistung sinken, wobei in einem gleichen oder
ähnlichen Maße auch die Beaufschlagung der Abgasturbine 17. also die durch die Abgase der Turbine zugeführte
Energie abnähme. Dies hätte ein Arbeiten der Turbine mit einem wesentlich schlechteren Wirkungsgrad
zur Folge, da Strömungsmaschinen nur in einem verhältnismäßig engen Gebiet mit gutem Wirkungsgrad
arbeiten. Erfindungsgemäß wird aber beim Abregeln der Gesamtleistung die Verstellsteuerung über
den Hebel 15 so verstellt, daß infolge eines früheren öffnens der Auslaßventile Abgase von einem gegenüber
dem bisherigen Betriebszustand möglichst wenig verminderten Energieinhalt zu der Turbine 17 gelangen.
Die Turbine bleibt also trotz Leistungsverminderung der Gesamtanlage wenigstens annähernd
konstant beaufschlagt und arbeitet daher weiterhin mit gutem Wirkungsgrad.
Die Anlage nach Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie diejenige nach Fig. 1. Sie enthält jedoch zusätzlich
einen hydraulischen Drehmomentenwandler 25, der durch Betätigung eines Hebels 26 auf verschiedene
Übersetzungsverhältnisse bzw. auf vollkommene Trennung des An- und Abtriebs des Wandlers eingestellt
werden kann. Der motorseitige Schaufelkranz ist mit dem Schwungrad 23 der Brennkraftmaschine
verbunden. Ferner ist zwischen der Abgasturbine und dem Getriebe 20-21-22 eine mit Hilfe eines Hebels 27
zu betätigende Schaltkupplung angeordnet, um gegebenenfalls die Abgasturbine 17 von dem Abtrieb 24
vollkommen trennen zu können. Eine derartige Kupplung könnte natürlich auch bei den anderen Ausführungsbeispielen
angebracht sein. Sie ist z. B. nützlich beim Bremsen eines Kraftfahrzeuges beim Bergabfahren
mit Hilfe des Motors. Die Abgasturbine 17 wird hierbei nämlich immer noch von den Abgasen
angetrieben und würde bei fehlender Entkupplung ein Drehmoment in Fahrtrichtung auf den Antrieb 24
übertragen.
Bei der Anlage nach Fig. 2 kann durch Betätigen der Verstellsteuerung 14 genau wie bei dem oben beschriebenen
Beispiel nach Fig. 1 die Beaufschlagung der Abgasturbine 17 bei Änderung der an der Abtriebswelle
bei 24 abgegebenen Gesamtleistung weitgehend konstant gehalten werden. Die Anlage bietet
aber zusätzlich noch den Vorteil, daß man bei kleinen Drehzahlen des Abtriebs 24, also bei einer Einstellung
des Getriebes 25 auf eine große Untersetzung, ein besonders großes Drehmoment auf den Abtrieb 24 auf
die Weise erzielen kann, daß man durch Betätigen der Verstellsteuerung 14 der Abgasturbine 17 möglichst
viel Energie zuführt, was sich dann bei langsam laufendem Turbinenrad, im Extremfall sogar bei Stillstand
der Turbine, in Form eines sehr großen, von der Turbine auf den Abtrieb 24 ausgeübten Drehmomentes
auswirkt.
In der Anlage nach Fig. 3 ist die Abgasturbine 17 nicht mechanisch mit dem Abtrieb 24 verbunden, sondern
sie dient nur zum Antrieb des Turboladers 29, der die Verbrennungsluft durch einen Trichter 30 ansaugt
und über eine Leitung 31 dem in der Zeichnung auf der abgekehrten Seite des Motors liegenden Einlaßsammelrohr
32 zuführt.
Auch bei dieser Anlage ist es möglich, bei niedrigen Drehzahlen des Abtriebs 24, die in diesem Falle auch
niedrigen Drehzahlen der Kurbelwelle 11 entsprechen, ein verhältnismäßig hohes Drehmoment auf den Abtrieb
24 abzugeben, da man die Möglichkeit hat, in diesem Betriebszustand die Verstellsteuerung 14 so
einzustellen, daß die Abgasturbine 17 sehr stark beaufschlagt wird und daß infolgedessen der Lader 29
dem Motor eine hochverdichtete Verbrennungsluft zuführt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. So kann z. B. für die Einlaß- und Auslaßventile der Kolbenbrennkraftmaschine
je eine besondere Nockenwelle vorgesehen sein, wobei gegebenenfalls nur die Nockenwelle für
die Auslaßventile verstellbar zu sein braucht.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschinenanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit Abgasturbine, Verstellsteuerung der Kolbenbrennkraftmaschine und gegebenenfalls
einer Getriebeverbindung zwischen der Abgasturbine, der Kurbelwelle und der Abtriebswelle
der Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß bei sinkender Drehzahl der Abtriebswelle der Anlage die
Steuerzeiten im Sinne einer größeren Beaufschlagung der Abgasturbine geändert werden.
2. Kolbenbrennkraftmaschinenanlage, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasturbine in einer Antriebsverbindung von gleichbleibender
Übersetzung mit der Abtriebswelle der Anlage steht.
3. Kolbenbrennkraftmaschinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Kurbelwelle und Abtriebswelle ein Verstellgetriebe, z. B. ein hydraulischer Drehmomentenwandler,
angeordnet ist.
4. Kolbenbrennkraftmaschinenanlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abgasturbine von der Abtriebswelle abkuppelbar ist.
5. Kolbenbrennkraftmaschinenanlage, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasturbine eine Ladevorrichtung, vorzugsweise einen Turbolader,
antreibt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines großen
Drehmomentes bei niedrigen Drehzahlen des Abtriebs der Gesamtanlage, insbesondere beim Anfahren
gegen einen großen Widerstand, das Verstellgetriebe auf eine sehr große Untersetzung
bzw. auf völlige Trennung seiner An- und Abtriebswelle und die Verstellsteuerung im Sinne
einer möglichst großen Energieübertragung der Abgase auf die Abgasturbine eingestellt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift G9302Ia/46b2 (bekanntgemacht am 15. 3. 1956);
Deutsche Auslegeschrift G9302Ia/46b2 (bekanntgemacht am 15. 3. 1956);
britische Patentschrift Nr. 582 212;
USA.-Patentschrift Nr. 2 578028.
USA.-Patentschrift Nr. 2 578028.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
® 809 578/54 7.58
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED23544A DE1034925B (de) | 1956-08-11 | 1956-08-11 | Kolbenbrennkraftmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb derselben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DED23544A DE1034925B (de) | 1956-08-11 | 1956-08-11 | Kolbenbrennkraftmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb derselben |
Publications (1)
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---|---|
DE1034925B true DE1034925B (de) | 1958-07-24 |
Family
ID=7037859
Family Applications (1)
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DED23544A Pending DE1034925B (de) | 1956-08-11 | 1956-08-11 | Kolbenbrennkraftmaschinenanlage und Verfahren zum Betrieb derselben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1034925B (de) |
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- 1956-08-11 DE DED23544A patent/DE1034925B/de active Pending
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