DE1061132B - Turbolader fuer Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Turbolader für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen.

Da die Abgabe von Gasen aus einer Brennkraftmaschine mit hin- und hergehenden Teilen intermittierend erfolgt, ergeben sich Probleme in der Sicherstellung der richtigen Antriebsbedingungen für eine Turbine, welche diese Gase ausnutzt. Falls eine Turbine mit einer Maschine vermittels einer einzigen, allen Zylindern gemeinsamen Verteilerleitung verbunden wird, wird die Strömung am Turbineneinlaß geglättet, was vom Standpunkt des Arbeitens der Turbine erwünscht ist, jedoch vom Standpunkt der maximalen Stoßausnutzung der in den Maschinenauspuffgasen enthaltenen Energie außerordentlich unerwünscht ist. Wenn die Turbine beispielsweise mit einem Einlaß druck von 0,7 atü arbeitet, kann es leicht vorkommen, daß der Druck in einem der Zylinder in dem Augenblick, in dem sich das Auslaßventil öffnet, bis zu 7 atü beträgt. Es ist ersichtlich, daß bei einem solchen außerordentlich starken Druckabfall die ihm entsprechende Energie in einer Anordnung mit einer einzigen Verteilerleitung verlorengeht.

Es sind daher bereits Vorschläge gemacht worden, die zu der bekannten Abblasturbinenanordnung führten. Bei dieser Anordnung sind Zylinder, welche keine sich gegenseitig störenden Auspuffphasen haben, durch getrennte Verteilerleitungszweige mit getrennten Kammern eines Turbinendüsengehäuses verbunden. Dadurch wird den Auspuffgasen ermöglicht, sich während des Beginns der Auspuffphase vollständig auf Atmosphärendruck auszudehnen, so daß während des restlichen Teiles des Auspuffhubes die Maschinenkolben nicht gegen einen Rückdruck pumpen müssen. Während dies für das Arbeiten der Maschine theoretisch erwünscht und von Nutzen ist, hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, daß bei der Abblasturbinenanordnung viele ernsthafte Nachteile vorhanden sind. Der hauptsächliche Nachteil ist die Tatsache, daß die Turbine gezwungen wird, mit pulsierendem oder intermittierendem Strom zu arbeiten, 4-° was ein fortlaufendes Leeren und Füllen der gesamten Kanäle der feststehenden und rotierenden Schaufeln mit sich bringt. Weiterhin ist nur ein Teil des vollen Turbinenumfangs in jedem Augenblick wirksam, und die Schaufeln des restlichen Teiles des Umfangs laufen leer und verursachen hohe Energieverluste.

Schließlich ist die vorstehend angegebene intermittierende Arbeitsweise mit starken Veränderungen des Verhältnisses der Umfangs- und der absoluten Komponenten der Strömungsgeschwindigkeit verknüpft, woraus sich eine entsprechend weitgehende Abweichung zwischen den resultierenden Strömungswinkeln und den tatsächlichen S chaufel winkeln ergibt. Die Verluste, die durch alle diese Faktoren hervor-Turbolader
für Mehrzylinder-Brennkraftmas chinen

Anmelder:

De Laval Steam Turbine Company,
Trenton, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm. 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. August 1955

Rudolph Birmann, Newton, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

gerufen werden, sind in den meisten Fällen so groß, daß der durch die Nutzbarmachung der Abblasenergie erreichte Gewinn wegen des geringen Turbinenwirkungsgrades wieder aufgehoben oder mehr als aufgehoben wird.

Eine Lösung des Problems ist die Verwendung einer Pulsationsumwandlungseinrichtung, wie sie anderweitig vorgeschlagen wurde. In einer solchen Pulsationsumwandlungseinrichtung wird die Energie in den Auspuffpulsationen dazu ausgenutzt, um vermittels einer zweckentsprechenden Absaug- und Diffusoreinrichtung einen Druckanstieg in solcher Weise hervorzurufen, daß die Maschine wirksam gegen einen kleinen Rückdruck arbeitet, während die Turbine den Nutzen eines beträchtlich höheren Turbineneintrittsdruckes hat. Zusätzlich dazu arbeitet die Turbine mit vollem Einlaß und stetiger Strömung, d. h. unter Bedingungen, bei denen ein maximaler Wirkungsgrad der Turbine erreicht werden kann.

Die vorliegende Erfindung sieht eine andere Lösung dieses Problems vor, indem Vorkehrungen zur Nutzbarmachung der Energie in den Auspuffpulsationen getroffen werden, während gleichzeitig die Turbine

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mit vollem Einlaß und stetigem Strom arbeitet. Gemäß der Erfindung wird ein gewisses gesteuertes Strömungsphänomen in dem Turbinendüsengehäuse erzeugt, welches zur maximalen Wiedergewinnung der pulsierenden Energie führt, während es gleichzeitig den maximalen Turbinenwirkungsgrad zu erreichen gestattet. Diese Anordnung ist insbesondere bei Zentripetal turbinen anwendbar, d. h. denjenigen, bei welchen eine beträchtliche, radial nach innen gerichtete Komponente des Stromes der Gase durch die Turbinenkanäle vorhanden ist.

Bei allen Turbinenarten ist es üblich, die feststehenden Leitschaufeln für die Antriebsgase möglichst nahe an den Einlaßkanten der rotierenden Schaufeln anzuordnen. Bei Axialturbinen hat sich herausgestellt, daß, je kleiner der Abstand zwischen den festen und den rotierenden Schaufeln ist, desto besser der Wirkungsgrad der Turbine ist. Die gleiche Praxis ist demgemäß auch für Zentripetalturbinen angewendet worden. Bei der letztgenannten Turbinenart besteht jedoch kein Grund dafür, die Schaufeln so nahe aneinander anzuordnen.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Turboladers für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkompressor, der von einer Turbine angetrieben wird, welche von der Brennkraftmaschine Antriebsabgase aufnimmt und einen Läufer der Zentripetalart aufweist, der mit Schaufeln versehen ist, die Kanäle schaffen, welche so· angeordnet sind, daß sie Gase aufnehmen, welche eine beträchtliche, radial nach innen gerichtete Bewegungskomponente haben, wobei der Läufer von einer ringförmigen Kammer umgeben ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Turbolader der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die den Läufer umgebende ringförmige Kammer nicht durch Schaufeln unterbrochen ist und mit dem Läufer über dessen ganzen Umfang in Verbindung steht, daß in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl von Leitungen die Auslässe der Zylinder mit dem Umfang der ringförtnigen Kammer verbinden und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die Düsen bilden, welche die aus den Leitungen austretenden Antriebsgase angenähert tangential in die ringförmige Kammer richten.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung des Turboladers wird der wichtige technische Fortschritt erzielt, daß der in die ringförmige Kammer eintretende Gasstrom auf einem einwärts gerichteten spiralförmigen Weg beschleunigt wird und daß die schaufellose ringförmige Kammer eine Düsenanordnung ermöglicht, die wesentlich wirksamer ist als bekannte Anordnungen, bei denen die Düsenkanäle von feststehenden Leitschaufeln gebildet werden, welche in unmittelbarer Nähe der Einlaßkanten der Turbinenschaufeln liegen.

Die die Auslässe der Zylinder mit dem Umfang der ringförmigen Kammer verbindenden Leitungen münden zweckmäßig an im Abstand voneinander liegenden Stellen des Umfangs der ringförmigen Kammer in diese.

Die ringförmige Kammer kann in radialer Richtung eine solche. Ausdehnung, besitzen, daß der pulsierende Gasstrom an ihrem Umfang in einen verhältnismäßig glatten Umlaufstrom im Bereich des Eintritts der Gase in dieLäuferkanäle umgewandelt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Einrichtungen, welche Düsen bilden, zur Regelung der Düsendurchgänge einstellbar sein.

Bei einer, besonderen Ausführungsform der Erfindung verläuft die Turbinenachse parallel zu den Achsen der Zylinder, während die Zylinderauslaßöffnungen im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Umfang der Turbinenkammer liegen.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß nur zwei Maschinenzylinder der Turbinenkammer Gase zuführen, wobei jeder Zylinder mit Auslaß öffnungen versehen ist, welche die Abgase in einen Auslaßgürtel abgeben, welcher den Zylinder umgibt, und die die Düsen bildenden Einrichtungen Abgase unmittelbar aus den AuslaJßgürteln aufnehmen und unmittelbar in die ringförmige Kammer abgeben.

Es sei bemerkt, daß die bei den beiden zuletzt genannten Ausführungsfoirmen vorgesehenen Merkmale, nämlich die Abgasturbinenachse parallel zu den Zylinderachsen anzuordnen bzw. die Zylinder mit Auslaßöffnungen zu versehen, welche die Abgase in einen den Zylinder umgebenden Auslaßgürtel abgeben, an. sich bekannt sind und daß für diese Merkmale Schutz nur in Verbindung mit den übrigen Merkmalen der Erfindung begehrt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch einen Turbolader, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Turboladers, von der rechten Seite der Fig. 1 aus gesehen;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, welche den Turbolader in seiner Verbindung mit einer Brennkraftmaschine wiedergibt;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche die Verbindung des Turboladers mit einem Paar von Zylindern wiedergibt, wobei der Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 5 und 6 verläuft;

Fig. 5 und 6 sind Schnitte nach der Linie 5-5 bzw. der Linie 6-6 von Fig. 4.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Turbolader enthält einen Läufer, der einen Nabenteil 2 aufweist und an seinen in axialer Richtung gegenüberliegenden Flanken Kompressorschatifeln 4 und Turbinenschaufeln 6 trägt; der Läufer ist ein Einstückrotor, wie er insbesondere in der USA.-Patentschrift 2 709 893 beschrieben ist. Die Beschaufelung ist für einen hohen Wirkungsgrad berechnet.

Wie dargestellt, ist der Läufer fliegend in bezug auf das Lagergehäuse & angeordnet. Luft tritt durch den Einlaßteil 10 des Kompressorgehäuses ein und wird durch die Beschaufelung 4 in einen schaufellosen Diffusor 12 abgegeben, aus dem eine Abgabe in eine Schnecke stattfindet, welche Durchgänge 14, 16 und 18 in der Form einer Spirale mit sich vergrößernder Querschnittsnäche aufweist. Die Luft wird durch einen Auslaß 19' des Gehäuses zu der Maschine abgegeben, welche je nach ihrer Gattung geladen und bzw. oder gespült wird. Wie aus den' vorhergehenden und den nachfolgenden Ausführungen ersichtlich ist, ist die Erfindung auf Turbolader für alle Arten von Brennkraftmaschinen anwendbar, die im Vier- oder Zweitakt arbeiten.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die aus der Maschine von zwei Zylindergruppen kommenden Auspuffgase durch Leitungen 20 und 22 (Fig. 2) in Kammern 24 bzw. 26 des Türbinengehäuses abgegeben, aus welchen die Gase durch Paare von Schaufeln 28 und^: 30 bzw. 32 und 34 in eine schaufellose Düsenkämmer 36 abgegeben werden, aus deren innersten Teil· 40 (Fig. 1) die Gase in die Kanäle eintreten, welche durch die Turbinenschaufeln 6" begrenzt sind'und" die Gase nach innen strömen und darin expandieren lassen. Die Gase werden

schließlich aus der Turbinenbeschaufelung durch einen Auslaß diffusor 42 abgegeben, der zweckmäßig so ausgebildet ist, daß der Druck an der Ausgangsseite der Turbinenkanäle unter Atmosphärendruck liegt.

Die Verbindung des Turboladers mit einer Brennkraftmaschine ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, in welcher die Maschine, die eine Viertakt- oder Zweitaktmaschine sein kann, mit 44 bezeichnet ist, wobei angenommen ist, daß sie sechs Zylinder hat,-von denen eine Gruppe in den Verteilerleitungszweig 46 und die andere in den Verteilerleitungszweig 48 abgibt, und daß die Zweige 46- und 48 mit den Einlassen 20 bzw. 22 des allgemein mit 50 bezeichneten; Tufboladefs gemäß vorstehender Beschreibung verbunden sind. Die den Verteilerzweigen 46 und 48 jeweils zugeordneten Zylinder sind diejenigen, welche keine sich gegenseitig störenden Auspuffphasen haben, d. h., jeweils nur einer der mit einem Zweig verbundenen Zylinder geht in einem Augenblick durch seine Auspuffphase hindurch. Andererseits kann ein z. B. mit dem Zweig 46 verbundener Zylinder sich beispielsweise an dem Anfangsteil seiner Auspuffphase in dem gleichen Zeitpunkt befinden, in welchem ein mit dem anderen Zweig 48 verbundener Zylinder sich in dem Schluß teil seiner Auspuffphase befindet. In dem Fall, in welchem eine größere Anzahl von Zylindern in Betracht kommt und diese nicht ohne Störung der Auspuffphase zum Abgeben durch nur zwei Vefteilerieitungszweige gruppiert werden können, können ein oder mehrere zusätzliche Zweige vorgesehen sein, die getrennt in die Gasaufnahmeeinriehtting auslassen. Mit anderen Worten ausgedrückt können mehr als zwei der mit 20 und 22 bezeichneten Einlaßleitungen vorgesehen sein, die zweckentsprechend rings um den Umfang* der Kammer 36 angeordnet sind:

Im nachstehenden werden die Ausführung und die Arbeitsweise beschrieben:

Wenn angenommen wird, daß die Abgabe aus einem Zylinder durch die Verbindung 20 gerade beginnt, dann werden die Gase mit hoher Geschwindigkeit durch die von den Schaufeln 28 und 30- begrenzten Durchgänge in tangentialer Richtung in den äußersten Teil der Kammer 36 geleitet. Die Schaufeln 28'- und 30 sind zweckmäßig einstellbar gemacht (wie dies nachstehend im einzelnen noch^: beschrieben wird), um die fichtige Querschnittsfläche für den Strom durch die Leitschaufelkanäle iri Abhängigkeit von den typischen Arbeitsbedingungen der Maschine sicherzustellen; In jedem Fall strömen die am Anfang eintretenden Gase mit hoher Geschwindigkeit rings um den äußeren Umfang 38' der Kämmer 36. Dadurch streichen sie an den Schaufeln 32 und 34 vorbei uiid erzeugen eine Ejektorwirkung, so daß zufolge der Druckverminderung Gase aus dem Einlaß 22 angesaugt werden. Falls einer der mit der Leitung" 22 verbundenen Zylinder sich in dem Schluß teil seiner Auspuffphase befindet, wird der auf den Kolben dieses Zylinders ausgeübte Ruckdrück verkleinert, woraus sich natürlich; ein höherer Wirkungsgrad für den Arbeitskreislauf dieses Zylinders ergibt. Insbesondere ist die Ausführung derart getroffen, daß im optimalen Falle eine Vergrößerung des Rückdrückes vermieden wird, so daß" die Maschine unter" keinen schlechteren Bedingungen als denjenigen arbeitet, die für ihre Auspuff phasen vorhanden sein wurden, falls kein Turbolader vorgesehen wäre. Nahe dem Umfang 38 der¹ Kammer 36 ist die Strömung pulsierend, und in jedem Augenblick von der Art eines »massiven Körpers«, d.h. nahe dem Umfang der Kammer hat die Strömung das allgemeine Kennzeichen, daß die Tangentialkömponente der Geschwindigkeit etwa proportional dem Radius ist. Der Strom wird jedoch zufolge der Einführung des Massenstromes am Umfang der Kammer 36 und dem Abzug von Gasen am Umfang der Turbinenbeschaufeiüng gezwungen, sich spiralförmig nach inneft zu bewegen, und in diesem spiralförmigen Ström, welcher nicht durch irgendwelche Führungsschaufeln behindert wird, tritt ein Übergangsstadium ein, welches nicht nur ein Glätten der Ptilsationen am Umfang herbeiführt, sondern auch eine Umwandlung zu einem Umlaufström, welcher das Kennzeichen hat, daß die Tangentialgeschwindigkeitskomponenfe im wesentlichen umgekehrt proportional zu dem Radius ist. Mit anderen Worten ausgedrückt erhöht sich in radialer Einwärtsrichtung, abgesehen von dem vorgenannten Übergang in der spiralförniigen Strömung, die Umfangsgeschwindigkeit mit kleiner werdendem Radius, was für die Einführung in den Turbinenläufer außerordentlich erwünscht ist, der mit einer hohen Drehzahl arbeitet. Infolge des Übergangs aus dem pulsierenden Strom in einen stetigen Strom und des Übergangs von einer verhältnismäßig niedrigen Umfangsgeschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit der' Strömung an der Eintrittsstelle der Turbinenbeschaufelung werden alle Erfordernisse zum Erreichen des optimalen Arbeitens einer schnell laufenden Turbine erfüllt. Da an dem Radius, an welchem der Strom in die Turbinenbeschaüfelüng eintritt, die Geschwindigkeit der Gase gleichförmig ist, kann der Entwurf der Turbinenbeschaufelung für normale Geschwindigkeit und stetige Strömung berechnet werden, Woraus sich ein hoher Wirkungsgrad der Turbine ergibt. Der Strom der Gase zu der Turbine findet natürlich jederzeit über ihren gesamten- Umfang statt.

Es sei betont, daß der Übergang in den Umlaufström sich aus den natürlichen Gesetzen der Hydrodynamik' und nicht aus einer besonderen Formgebung der Kämmet¹36 ergibt. Dies ist jedoch mir dann zutreffend, wenn die Kammer 36 eine entsprechende radiale Ausdehnung' hat, und es ist wesentlich, den schaufellösen Eingangs durchgang so> zu dimensionieren, daß der höchste Wirkungsgrad erreicht wird. Falls der Durchgang in radialer Richtung zu groß gemächt würde, würden, obgleich dadurch die PuI-sätionen am besten ausgeglätfet würden und die Umwandlung zu einer gleichmäßigen Umlaufströmung vollkommen würde, die bestrichenen Flächen zu groß werden, und infolgedessen würden die Reibungsverluste" zu hoch sein. Falls andererseits der radiale Raum zu klein wird, ist kein ausreichender Abstand und kein ausreichendes Volumen, für eine gute Momentüberträgung vorhanden, welche ein ausreichend vollständiges Ausglätten der Pulsationen und das Entstehen eines Umlaufstromes mit genügend höher und gleichförmiger Geschwindigkeit für den richtigen Eintritt in die Turbinenbeschaufelung bewirkf. Jedoch ist die Dimensionierung der Kammer 36 nicht sehr" kompliziert, und es sei erwähnt, daß optimale Ergebnisse sichergestellt werden, wenn die Ausführung derart" getroffen wird, daß jedes Stromteilchen, welches aus den durch die Schaufeln 28, 30, 32" und 34 geschaffenen Hauptdüsen austritt, gezwungen wird, mindestens einen" vollen Umlauf von 360^& zu tiiachöii; bevor es in die Turbinenbeschaufelütig eintritt, und nicht riiehr als drei volle Umläufe auszüführÄ, bevor es' in. diese Beschaufelung' eintritt. Die Abmessutigen der Kammer 36 Hinsichtlich ihrer rädiäleri Größe, ihres Querschnittes lind ihrer Ver-

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kleinerung in axialer Richtung gegen den. Eintritts- Führungsschaufeln bei steigendem Gasdruck geöffnet bereich 40 des Turbinenrades hängen von den Arbeits- werden, und umgekehrt.

bedingungen der Maschine und dem Volumen und der Für den Fall, daß einstellbare Führungsschaufeln

Geschwindigkeit der Gase ab, die von einem normalen vorgesehen sein müssen, welche jedoch während des Arbeiten erwartet werden. Es ist daher nicht möglich, 5 normalen Arbeitens feststehen sollen, kann die beirgendwelche allgemeinen Angaben hinsichtlich der schriebene Hebel-Lenker-Anordnung in Wegfall ge-Dimensionierung zu machen, jedoch ist dem Fach- langen, und die Zapfen 58 können mit Hilfe von Mutmann klar, daß bei gegebenen Arbeitscharakteristiken tern und Verriegelungsscheiben, in fester Lage gender Maschine, aus welchen das Volumen der Auslaß- halten werden.

gase, die unter normalen Arbeitsbedingungen verfüg- io Bei der abgeänderten Ausführung gemäß vorstehenbar sind, bestimmt werden kann, aus diesem Volumen der Beschreibung war angenommen, daß der Turbodie Eintrittsgeschwindigkeiten der Gase in den Um- lader durch die Auspuffgase aus mehr als zwei Zylinfang der Kammer 36 durch die Durchgänge zwischen dern, beispielsweise sechs Zylindern, wie in Fig. 3 anden Schaufeln 28, 30., 32 und 34 abgeleitet werden gedeutet, betätigt wird. Es ist ersichtlich, daß die können und aus den augenblicklichen Geschwindig- 15 Abzweigleitungen von beträchtlichem Volumen zwikeiten eine mittlere Geschwindigkeit ermittelt werden sehen den Zylindern und der die Turbine speisenden kann, aus der wieder unter Berücksichtigung der in Gaskammer verlängerte gerade Strömungswege und Frage kommenden Volumen die Gestalt der Kammer Ablenkungen der Strömungsrichtung bedingt. Wenn 36 auf einfache Weise berechnet werden kann, um die mehr als zwei Zylinder vorgesehen sind, ist dies im gewünschten, oben erläuterten Ergebnisse zu erzielen 20 wesentlichen unvermeidlich, aber wenn der Turbo- und zu gewährleisten, daß jedes Stromteilchen einen lader von nur zwei Zylindern betätigt werden kann, bis drei vollständige Umläufe macht, bevor es in die führt die Erfindung zu einem einfachen Aufbau, in Turbinenkanäle eintritt. Die Änderung des Quer- welchem der höchsterwünschte Fall gewährleistet Schnitts des Stromes kann ebenfalls berechnet werden, wird, daß die Längen und die Volumen der Durchum sich den gewünschten Arbeitsbedingungen der 35 gänge ein Minimum sind. Dies ist insbesondere bei Turbine anzupassen, d. h., es kann eine Geschwindig- Zweitaktmaschinen vorteilhaft.

keit der Umlaufströmung verwirklicht werden, welche Die Fig. 4, 5 und 6 geben eine Ausführungsform

der gewünschten Turbinendrehzahl angepaßt ist, und der Erfindung wieder, bei welcher der Turbolader die Einlaßwinkel am Umfang der Turbinenschaufeln durch die Auspuffgase von zwei benachbarten Zylinkönnen berechnet werden, um diese Bedingung in 30 dern angetrieben wird, welche keine sich überlappen-Übereinstimmung mit der üblichen Entwurfspraxis den Auspuffphasen haben und welche durch den zu erfüllen. Eine Dimensionierung der Kammer 36 Turbolader beschickt werden.

gemäß Fig. 1 ist beispielsweise für einen typischen Es sind zwei Zylinder 78 und 78' dargestellt, welche

Arbeitszustand geeignet. die Auspuffgase liefern und von denen angenommen

In vielen Fällen können die Schaufeln 28, 30, 32 35 wird, daß sie keine sich überlappenden Auspuffphasen und 34 in ihrer Lage fest angeordnet werden, und dies haben. Jeder der Zylinder ist mit einem Kolben 8Oj trifft insbesondere dann zu, wenn die Maschine mit Auslaßöffnungen 82 und Spül- oder Beschickungsannähernd konstanter Drehzahl und unter annähernd Öffnungen 84 versehen. Die Auslaßöffnungen 82 geben konstanter Belastung arbeitet. Wenn jedoch große die Gase in einen Auslaßgürtel 86 ab, der zweckmäßig Änderungen in der Drehzahl und bzw. oder der Be- 4° in zwei in Verbindung mit jedem Zylinder stehenden lastung eintreten, sind die Schaufeln zweckmäßig ein- Teilen (Fig. 5) ausgebildet ist. Düsenleitungen 88 stellbar, und zu diesem Zweck ist jede der Schaufeln sind vorgesehen, um die Auspuffgase aus den Auslaßauf Lagerzapfen 56 und 58 (Fig. 1) angeordnet, wobei gürtein der beiden Zylinder im wesentlichen in tandie Zapfen 58 zweckmäßig in Teilen 52 angeordnet gentialer Richtung in eine ringförmige Gaskammer 90 sind, welche bei 54 in das Gehäuse eingeschweißt sind, 45 zu leiten, welche die Beschaufelung 92 der Turbine um Schlitze in dem Gehäuse zu verschließen. Die des Turboladers umgibt, welcher die gleichen Aufbau-Zapfen 58 sind als Wellen verlängert, auf welchen merkmale gemäß vorstehender Beschreibung haben Hebelarme, z. B. 60, 62 bzw. 64, 66, befestigt sind, kann. In der Kammer90 treten die gleichen Umwanddie durch Lenker, z. B. 68, 70, 72, miteinander ver- lungen auf, wie sie oben beschrieben wurden, einbunden sein können, damit sie durch eine Verbindung 5° schließlich der Umwandlung der eine Art »festen betätigt werden, wie sie beispielsweise durch den Körper« darstellenden Strömung in eine Umlauf-Lenker 74 vorgesehen ist, der entgegen einer Feder strömung mit einem Ausglätten der Pulsationen, wo-76 arbeitet, welche den Lenker 72 (bei Betrachtung durch eine fortlaufende Zufuhr von Gasen zu der Turder Fig. 2) abwärts und die Schaufeln gegen die bine an ihrem ganzen Umfang und im wesentlichen Schließstellung drückt. 55 mit gleichförmiger hoher Geschwindigkeit gewähr-

Die auf diese Weise einstellbar angeordneten leistet wird. Die Kompressorbeschaufelung 94 liefert Schaufeln können durch eine beliebige Anzahl von Luft durch einen Verteiler 96 zu einem Gürtel 98, Regelkräften gesteuert werden, beispielsweise durch welcher die Spül- oder Ladeöffnungen 84 umgibt, einen Drehzahlregler, der auf die Drehzahl der Ma- Die zuletzt beschriebene Ausführung schafft Aus-

schine anspricht, durch den Einlaßleitungsdruck, durch ^6o laßleitungen von sehr kleinem Volumen und von die Bewegung der Maschinen-Brennstoffzahnstange direkter geradliniger Art zwischen den Auslaßöffnunod. dgl. gen der Zylinder und der Turbine. Gleichzeitig wird,

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Er- da nur einer der beiden Zylinder zu einem gegebenen findung kann eine äußere Verbindung, beispielsweise Augenblick Gase abgibt, eine Ej ektorwirkung erreicht, 74, in Wegfall gelangen, und in diesem Fall können ⁶5 welche den Auslaßgürtel des Zylinders, der nicht ausdie Gasdruckkräfte selbst, welche auf die Führungs- pufft, beeinflußt und die Druckwellen daran hindert, schaufeln arbeiten, die Schaufeln entgegen der Wir- sich in den Auslaßgürtel dieses Zylinders fortzukung einer Feder, beispielsweise 76, in die Stellung pflanzen. Die Turbine arbeitet mit'vollem Einlaß und bringen, um die gewünschten Arbeitsbedingungen zu stetiger Strömung, und es ist daher unter Bedingewährleisten. Unter diesen Umständen können die ⁷° gungen eines hohen Wirkungsgrades eine vollständige

Ausnutzung der Energie in den Auspuffpulsationen vorhanden. Die mit jedem Zylinder verbundenen Düsenleitungen 88, welche die Auspuffgase in die schaufellose Umlaufstromkammer 90 leiten, sollen eine Gesamtquerschnittsfläche haben, die kleiner als die Fläche der entsprechenden Zylinderauslaßöffnungen ist.

Die Erfindung ist in Anwendung auf eine mit öffnungen versehene und mit Schleifenspülung arbeitende Zweitaktmaschine beschrieben worden, sie kann jedoch offensichtlich auch auf Zweitaktmaschinen mit in einer Strömungsrichtung arbeitenden Tellerventilen angewandt werden. Sie kann weiterhin auf Viertakrm aschinen angewendet werden, obgleich zufolge ihrer Arbeitscharakteristiken der Wert der Erfindung bei der Anwendung auf Viertaktmaschinen weniger in Erscheinung tritt.

Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auf verschiedene Weise angewendet bzw. ausgeführt werden kann, ohne daß dadurch die Erfindung umgangen wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Turbolader für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkompressor, der von einer Turbine angetrieben wird, welche von der Brennkraftmaschine Antriebsabgase aufnimmt und einen Läufer der Zentripetalart aufweist, der mit Schaufeln versehen ist, die Kanäle schaffen, welche so angeordnet sind, daß sie Gase aufnehmen, welche eine beträchtliche, radial nach innen gerichtete Bewegungskomponente haben, wobei der Läufer von einer ringförmigen Kammer umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer nicht durch Schaufeln unterbrochen ist und mit dem Läufer über dessen ganzen Umfang in Verbindung steht, daß in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl von Leitungen die Auslässe der Zylinder mit dem Umfang der ringförmigen Kammer verbinden und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die Düsen bilden, welche die aus den Leitungen austretenden Antriebsgase angenähert tangential in die ringförmige Kammer richten.

2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen an im Abstand voneinander liegenden Stellen des Umfangs der ringförmigen Kammer in diese münden.

3. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer in radialer Richtung eine solche Ausdehnung besitzt, daß der pulsierende Gasstrom an ihrem Umfang in einen verhältnismäßig glatten Umlaufstrom im Bereich des Eintritts der Gase in die Läuferkanäle umgewandelt wird'.

4. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer in radialer Richtung eine solche Ausdehnung besitzt, daß die eintretenden Maschinenabgase etwa einen bis drei vollständige Umläufe ausführen, bevor sie in die Läuferkanäle eintreten.

5. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, welche Düsen bilden, zur Regelung der Düsendurchgänge einstellbar sind.

6. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenachse parallel zu den Achsen der Zylinder verläuft und die Zylinderauslaßöffnungen im wesentlichen in der gleichen Ebene wie der Umfang der Turbinenkammer liegen.

7. Turbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Maschinenzylinder der Turbinenkammer Gase zuführen.

8. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder mit Auslaßöffnungen versehen ist, welche die Abgase in einen Auslaßgürtel abgeben, welcher den Zylinder umgibt, und daß die die Düsen bildenden Einrichtungen die Abgase unmittelbar aus den Auslaßgürteln aufnehmen und unmittelbar in die ringförmige Kammer abgeben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 930 958;
österreichische Patentschrift Nr. 182 584;
schweizerische Patentschrift Nr. 188 403;
französische Patentschriften Nr. 1075901, 914498, 722, 710 779;

britische Patentschrift Nr. 384 472.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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