DE2219680A1

DE2219680A1 - Aufgeladener Zweitakt-Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2219680A1
Application number: DE19722219680
Authority: DE
Inventors: Göran Sigvard; Olsson Rolf Eingar Magnus; Göteborg Dahlbring (Schweden). P
Original assignee: Aktiebolaget Götaverken, Göteborg (Schweden)
Priority date: 1971-04-13
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1972-11-09

Description

betreffend Aufgeladener Zweitakt-Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Verbrennungsmotor, dem die Verbrennungsluft während des normalen Betriebs durch eine Verdichteranlage zugeführt wird, die durch Abgasturbinen angetrieben¹ wird. Die Nachfrage nach einer höheren spezifischen Motorleistung hat dazu geführt, daß der Druck der einem solchen Motor zugeführten Luft etwa auf einen Wert erhöht wird, der den Atmosphärendruck um mehr als 100% überschreitet; hieaus ergeben sich bestimmte 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 durchzuführen. Hierbei ergibt sich ein weiterer Vorteil, der darin besteht, daß man zwischen den beiden Verdichtern einen Kühler anordnen kann. Hieraus ergeben sich wiederum bestimmte Anforderungen an den Turbinenteil der Anlage, denn einerseits ist es erwünscht, die Verwendung von Einheiten in Standardgrößen zu ermöglichen, und andererseits

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ist es erwünscht, die Turbinen so anzuordnen, daß die Anlage mit einem hohen mittleren Wirkungsgrad arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr vorgeschlagen, die Verdichteranlage so auszubilden, daß sie mindestens eine Gruppe von zwei Verdichtern umfaßt, die mit einem zwischen ihnen angeordneten Kühler in Reihe geschaltet sind, dessen leistung so bemessen ist, daß er bewirkt, daß die Luft in den zweiten Verdichter im wesentlichen mit der gleichen Temperatur eintritt wie die Luft, die aus der Atmosphäre durch den ersten Verdichter angesaugt wird, und daß jeder Verdichter durch eine gesonderte Abgasturbine angetrieben wird; diese Abgasturbinen sind hintereinandergeschaltet, die erste Abgasturbine ist an einen dem Motor zugeordneten Abgasaufnehmer angeschlossen, der ein solches Fassungsvermögen hat, daß das der ersten Turbine während des normalen Betriebs zugeführte Abgas nur kleine Druckschwankungen zeigt, der Auslaß der ersten Abgasturbine ist direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung eines Aufnehmers mit dem Einlaß der zweiten Abgasturbine verbunden, und die Anordnung ist derart, daß die beiden Verdichter-Turbinen-Aggregate annähernd mit dem gleichen Energieverbrauch arbeiten.

Wenn man die Abgasturbinen nach dem Gleichdruckprinzip arbeiten laßt, ist es möglich, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, und die Abgasturbinen können gegenüber dem Motor an jeder geeigneten Stelle angeordnet werden, was bei nach dem Impulsprinzip arbeitenden Abgasturbinen nicht möglich ist. Hierdurch läßt sich eine erhebliche Vereinfachung der Anordnung im Motorenraum erzielen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausfüiirungsbeispiel näher erläuterte

Die Zeichnung zeigt schematisch einen ZweitakWVerbrennungsmotor mit sechs Zylindern in Verbindung mit den zugehörigen Abgasturbinen und Verdichtern.

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Die sechs Zylinder 10 des Motors sind an eine Luftansaugleitung 11 und einen Abgasaufnehmer 12 angeschlossen. Der Abgasaufnehmer ist genügend groß, so daß er die Abgasimpulse der verschiedenen Zylinder ausgleicht.

An den Äbgasaufnehmer 12 sind zwei gleichartige Abgasturbinen 15 und 14 so angeschlossen, daß die erste Abgasturbine 13 durch eine Rohrleitung 19 mit dem Abgasaufnehmer 12 verbunden ist, während der Auslaß der ersten Abgasturbine über eine Bohrleitung 20 direkt an die zweite Abgasturbine 14 angeschlossen ist. Die Abgasturbine 14 treibt einen ersten Verdichter 15 an, während die Abgasturbine 13 einen zweiten Verdichter 16 antreibt. Zwischen den beiden Verdichtern ist ein erster Kühler 17 angeordnet, und dem zweiten Verdichter

16 ist ein zweiter Kühler 18 nachgeschaltet. Die Lufttemperatur im Motorenraum kann etwa 20° C betragen, während die verdichtete Luft am Auslaß der ^verdichter eine Temperatur von etwa 90° C haben kann,. Die Leistung des ersten Kühlers

17 ist so gewählt, daß die Luft vor ihrem Eintreten in die zweite Verdichterstufe 16 im wesentlichen auf die Temperatur der Umgebungsluft oder mindestens auf etwa 30° C abgekühlt wird. Die Zunahme der Temperatur der Luft in dem zweiten Verdichter ist etwa die gleiche wie in dem ersten Verdichter, doch die der Ansaugleitung 11 zugeführte Luft braucht nicht im gleichen Ausmaß abgekühlt zu werden, wie zwischen den beiden Verdichtern; vielmehr wird die Luft jenseits des zweiten Verdichters nur auf z.B. 45° C abgekühlt, und dies bedeutet, daß der Kühler 18 etwas kleiner sein kann als der Kühler I7.

Um günstige Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten und den Energiegehalt der Abgase des Motors 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 ver-

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kleinern, hat der zweite Verdichter 16 etwas kleinere Abmessungen als der erste Verdichter 15· Die Abgasturbine 13 kann ohne weiteres etwas kleiner sein als die Abgasturbine 14, d.h. ihre Größe kann unter Berücksichtigung des'verfügbaren Raums so gewählt werden, daß sie sich dem zweiten Verdichter 16 leichter zuordnen läßt. Hierbei muß jedoch darauf geachtet werden, daß der Durchtrittsquerschnitt der Turbineneinlässe so gewählt wird, daß die erforderliche Leistung erzielt wird»

Bei Motoren mit einer großen Zahl von Zylindern ist es natürlich möglich, mehrere Gruppe entsprechend der dargestellten Gruppe anzuordnen, so daß zu Jeder Gruppe zwei Verdichter und zwei an einen gemeinsamen Abgasaufnehmer angeschlossene Abgasturbinen gehören· Auf diese Weise ist es möglich, die Abmessungen der einzelnen Abgasturbinen- und Verdichteraggregate selbst bei einer sehr großen Motorenanlage in vertretbaren Grenzen zu halten»

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.

Anspruch: 209846/0817

Claims

ANSPRUCH

Zweitakt-Verbrennungsmotor, dem Ladeluft unter einem Überdruck von mindestens 1 Bar durch eine abgasturbinengetriebene Verdichteranlage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu der' Verdichteranlage mindestens eine Gruppe von zwei hxnterexnandergeschalteten Verdichtern (15, 16) gehört, zwischen denen ein Kühler (17) vorhanden ist, dessen Leistung ausreicht, um es der hindurchgeführten Luft zu ermöglichen, in den zweiten Verdichter der betreffenden Gruppe im wesentlichen mit der gleichen Temperatur einzutreten, mit der die Umgebungsluft von dem ersten Verdichter angesaugt wird, daß jeder Verdichter durch eine Abgasturbine (14, 13) angetrieben wird, daß diese Abgasturbinen hintereinandergeschaltet sind, daß die erste Abgasturbine (13) an einen dem Motor zugeordneten Abgasaufnehmer (12) angeschlossen ist, der ein solches Fassungsvermögen hat, daß das der ersten Abgasturbine während des normalen Betriebs zugeführte Abgas nur geringe Druckschwankungen zeigt, daß der Auslaß (20) der ersten Abgasturbine direkt an den Einlaß der zweiten Abgasturbine (14) angeschlossen ist, ohne daß zwischen den Abgasturbinen ein Aufnehmer vorhanden ist, und daß die Anordnung derart ist, daß die beiden Verdichter-Abgas turbineη-Aggregate annähernd mit dem gleichen Energieverbrauch arbeiten.

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