DE2219679A1

DE2219679A1 - Mit Aufladung arbeitender Zweitakt-Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2219679A1
Application number: DE19722219679
Authority: DE
Inventors: Rolf Einar Magnus Göteborg Olsson (Schweden). P
Original assignee: Aktiebolaget Götaverken, Göteborg (Schweden)
Priority date: 1971-04-23
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1972-11-09
Also published as: IT960339B; IE36308L; GB1345304A; ES401937A1; PL83786B1; FR2136610A5; NL7205264A; BE782398A; SE350800B; BR7202440D0; IE36308B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Verbrennungsmotor, dem die Verbrennungsluft während des normalen Betriebs durch eine abgasturbinengetriebene Verdichteranlage zugeführt wird. Die Kachfrage nach einer höheren spezifischen Motorleistung hat dazu geführt, daß der Druck der einem solchen Motor zugeführten Luft etwa auf einen Wert gesteigert wird, der den Atmosphärendruck um mehr als 10OyO überschreitet; dies führt zu bestimmten Anforderungen an die Verdichteranlage. Ein einstufiger Schleuderverdichter arbeitet nicht mit einem hohen Wirkungsgrad, wenn das "Verhältnis zwischen den Drücken am Einlaß und am Auslaß einen Wert von 1:2 überschreitet, und daher hat es sich als zweckmäßig erwiesen,, die Verdichtung der Luft in zwei Stufen durch zuführen, woraus sich der weitere Vorteil ergibt, daß man zwischen den beiden Verdichtern einen Kühler anordnen kann. Hieraus ergeben sich jedoch andererseits bestimmte Anforderungen an den Turbinenteil der Anlage, denn einerseits ist es erwünscht, Aggregate in Standardgrößen verwenden zu können, und andererseits ist es erwünscht, die Abgasturbinen

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so anzuordnen, daß sich, ein hoher mittlerer Wirkungsgrad der Anlage ergibt.

Gemäß der Erfindung umfaßt die Verdichteranlage mindestens eine Gruppe von Verdichtern, die hintereinandergeschaltet sind, und zwischen denen ein Kühler vorhanden ist, dessen -Leistung ausreicht, um zu ermöglichen, daß sich die in den zweiten Verdichter eintretende Luft im wesentlichen auf der gleichen Temperatur befindet wie die von dem ersten Verdichter angesaugte Umgebungsluft, und daß jeder Verdichter durch eine gesonderte Abgasturbine angetrieben wird, wobei die Abgasturbinen parallelgeschaltet und an die Zylinder des Motors angeschlossen sind, und wobei die Anordnung derart ist, daß die beiden Verdichter-Abgasturbinen-Aggregate annähernd mit dem gleichen Energiebedarf arbeiten.

Läßt man die Abgasturbinen nach dem Gleichdruckprinzip arbeiten, ist es möglich, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, und die Abgasturbinen können gegenüber dem Motor an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet werden, was bei nach dem Impulsprinzip arbeitenden Abgasturbinen nicht möglich ist. Hieraus ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung der Anordnung im Motorenraum.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Verbrennungsmotor mit den zugehörigen Abgasturbinen und Verdichtern.

Der Motor hat sechs Zylinder 10, die an eine Luftansaugleitung 11 und einen Abgasaufnehmer 12 angeschlossen sind. Der Abgasaufnehmer hat einen so großen Rauminhalt, daß er die Abgasimpulse der verschiedenen Zylinder ausgleicht_o

Zwei einander grundsätzlich ähnelnde Abgasturbinen 15 und 14 sind parallel an den Abgasaufnehmer 12 angeschlossen. Die Abgasturbine 13 treibt einen ersten Verdichter 15 an,

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während die Abgasturbine 14- einen zweiten Verdichter 16 antreibt. Zwischen den beiden Verdichtern ist ein erster Kühler 17 angeordnet, und an den Auslaß des zweiten Verdichters 16 ist ein zweiter Kühler 18 angeschlossen. Die Verdichter sind so ausgebildet, daß der Druck hinter dem ersten Verdichter 15 während des normalen Betriebs etwa gleich dem 0,4- bis 0,6-fachen des Drucks ist, den die Luft in der Ansaugleitung 11 erreichen soll. Die Luft im Motorenraum kann eine Temperatur von etwa 20° C haben. Die Leistung des ersten Kühlers 17 ist so bemessen, daß die ihn durchströmende Luft vor ihrem Eintreten in den zweiten Verdichter 16 annähernd auf die gleiche Temperatur abgekühlt wird, welche die Luft in de™ Motorenraum hat, oder mindestens auf eine Temperatur vo,u etwa 30° C. Die Zunahme der Temperatur in der zweiten Verdichterstufe ist annähernd gleich, derjenigen in der ersten Verdichterstufe, doch braucht die Temperatur der der Ansaugleitung 11 zugeführten Luft nicht so niedrig zu sein wie die Temperatur der in den zweiten Verdichter eintretenden Luft; mit anderen Worten, die Lufttemperatur kann z.B. 45° 'C betragen, was bedeutet, daß der zweite Kühler 18 kleinere Abmessungen haben kann als der erste Kühler 17·

Um günstige Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten und den Energiegehalt der Abgase wirtschaftlich auszunutzen, ist die Anlage so ausgebildet, daß die beiden Verdichter annähernd mit dem gleichen Energieverbrauch arbeiten. Da der zweite Verdichter 16 bereits vorverdichtete Luft zu verdichten hat, und da es mit Hilfe des Zwischenkühlers möglich ist, das Volumen der Luft weiter zu verringern, kann der zweite Verdichter 16 etwas kleiner sein als der erste Verdichter 15- Wenn standardisierte Abgasturbineh-Verdichter-Aggregate verwendet werden, kann das den hohen Verdichtungsdruck liefernde Aggregat um eine Größe kleiner sein als das den niedrigen Verdichtungsdruck liefernde Aggregat. Hierbei muß Jedoch darauf geachtet werden, daß die Durchtrittsquerschnitte der Abgasturbinen jeweils dem Energieverbrauch der zugehörigen Verdichter entsprechen müssen.

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Bei Motoren mit einer größeren Zahl von Zylindern ist es natürlich möglich, mehrere der dargestellten Gruppe entsprechende Gruppen vorzusehen, wobei zu jeder Gruppe zwei Verdichter und zwei Abgasturbinen gehören, welch letztere an einen gemeinsamen Abgasaufnehmer angeschlossen sind.

Auf diese Weise ist es möglich, selbst bei sehr großen Motorenanlagen die Abmessungen der einzelnen Abgasturbinen Verdichter-Aggregate in vertretbaren Grenzen zu halten_o

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

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Claims

ANSPRÜCHE

1J Zweitakt-Verbrennungsmotor, dem die Verbrennungsluft unter einem Überdruck von mindestens 1 Bar durch eine abgasturbinengetriebene Verdichteranlage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Verdichteranlage mindestens eine Gruppe von zwei Verdichtern (15, 16) gehört, die hintereinandergeschaltet sind, und zwischen denen ein Kühler (17) vorhanden ist, daß die Leistung dieses Kühlers ausreicht, um zu ermöglichen, daß die Luft in den zweiten Verdichter im wesentlichen mit der gleichen Temperatur eintritt, mit der Umgebungsluft von dem ersten Verdichter angesaugt wird, daß jeder Verdichter durch eine Abgasturbine (13, 14) angetrieben wird, daß die Abgasturbinen parallelgeschaltet und an die Zylinder (10) des Motors angeschlossen sind, und daß die Anordnung derart ist, daß die beiden Abgasturbinen-Verdichter-Aggregate annähernd mit dem gleichen Energieverbrauch arbeiten.

2, Zweitakt-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß ein Abgasaufnehmer (12) vorhanden ist, an den die Zylinder des Motors angeschlossen sind, daß der Abgasaufnehmer einen solchen Eauminhalt hat, daß der Druck der den Abgasturbinen zugeführten Abgase annähernd auf einem konstanten Wert gehalten wird, und daß die beiden an den Abgasaufnehmer angeschlossenen Abgasturbinen der Gruppe parallelgeschaltet sind.

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