DE316421C - - Google Patents
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- DE316421C DE316421C DENDAT316421D DE316421DA DE316421C DE 316421 C DE316421 C DE 316421C DE NDAT316421 D DENDAT316421 D DE NDAT316421D DE 316421D A DE316421D A DE 316421DA DE 316421 C DE316421 C DE 316421C
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Exhaust Silencers (AREA)
Description
Es ist bekannt, in der Auspuffleitung von Verbrennungskraftmaschinen Abgasturbinen
einzubauen, die den Zweck haben, die in den Abgasen der Verbrennungskraftmaschine
noch enthaltene Wärmemenge weiter auszunützen. Hierzu wird das verhältnismäßig
große Druckgefälle zwischen dem Enddruck der Expansion im Arbeitszylinder der vorgeschalteten
Verbrennungskraftmaschine und
ίο dem im Leitapparat der Abgasturbine herrschenden
Überdruck von einigen Zehnteln Atmosphäre benutzt. Der letztere übt aber
bei den bisher bekannt gewordenen Konstruktionsanordiiungen
einen so großen, nachteiligen Einfluß auf die Arbeitsweise der vorgeschalteten
Verbrennungskraftmaschine aus, daß die durch die Abgasturbine angestrebte Verbesserung in Frage gestellt wird. Im Kompressionsraum
der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine verbleibt nach beendigter Auspuft'periode immer noch eine gewisse
Restgasmenge zurück, die um so. größer ist, je höher der Auspuffgegendruck ist. Eine
geringe Zunahme dieses Gegendrucks von nur
wenigen1 Zehnteln Atmosphäre ruft nun,· im
Verein mit der verhältnismäßig hohen Temperatur der Auspuffgase, während der Saugperiode
eine so große Envärmung und damit auch eine Ausdehnung der frisch in den Arbeitszvlinder
eingeführten Ladung hervor, daß letztere, und damit auch die nutzbare
Leistung der Verbrennungskraftmaschine bei jedem Arbeitsspiel um einen größeren Betrag
verringert wird, als durch' die Abgasturbine erzeugt werden kann.
Ferner wird durch die stärkere Verunreinigung
der frischen Ladung durch die größere Restgasmenge der thermische Wirkungsgrad verschlechtert, was einen größeren
Brennstoffverbrauch für die Einheitsleistung der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine
zur Folge hat.
Diese Übelstände vermeidet die neue Erfindung dadurch, daß einerseits die in den
Abgasen noch enthaltene Wärmeenergie in einem besonderen, an den Arbeitszylinder
der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine angeschlossenen, gesteuerten Vorauslaßorgan
in Strömungsenergie und diese in den besonders geformten Leit- und Laufrad- 5c
schaufeln der ein- oder mehrstufigen Abgas-■türbine
in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Andererseits wird die noch im Arbeitszylinder
verbleibende kleinere Restgasmenge durch ein zeitlich nach dem Vorauslaßofgan
geöffnetes, gesteuertes Hauptauslaßorgan durch einen besonderen Kanal abgeführt bzw.
abgesaugt. Dies wird dadurch erreicht·, daß unmittelbar vor dem Ende des Arbeitshubes
der Verbrennungskraftmaschine in bekannter Weise ein gesteuertes Vorauslaßventil oder
ein vom Arbeitskolben gesteuerter Vorauslaßschlitz freigegeben wird. Die Hauptmenge
der mit großer Geschwindigkeit austretenden Abgase wird direkt in die ein- oder mehrstufige
Abgasturbine geleitet, wo der größere Teil der in den Abgasen enthaltenen .Strömungsenergie
in bekannter Weise in nutzbare, mechanische Arbeit umgesetzt wird.
Sobald die Vorauslaßexpansion bis auf
(i. Auflage, ausgegeben am 7. September igxoj
Wenige Zehntel Atmosphäre durchgeführt ist,
wird'das Häuptauslaßventil bzw. der vom
Arbeitskolben gesteuerte Hauptauslaßschlitz geöffnet. Durch die unmittelbare Verbindung
des Arbeitszylinder mit dem Auspuffsammel- ·■■■ raum .beginnt beim Viertaktmotor die eigentliche
Auslaßperiode, während bei Zweitaktmotor unmittelbar darauf das Laden des Ar-'beitszylinders
mit frischer Ladung erfolgt.
ίο Das Absaugen der-Restgase'aus dem .-Arbeitszylinder durch den Nachäuslaßkanal
, kann durch eine, vor diesem angeordnete, • größere Anzahl. Ventilatorschaufeln, welche
am Laufrad der Abgasturbine befestigt sind, oder durch eine an diesem Nachäuslaßkanal
angeschlossene, umlaufende Saugpumpe/ die:
■bei Luftfahrzeug- und ähnlichen Motoren durch .den Hohlraum des aus Metall hergestellten
Propellers gebildet werden 'kann,1 oder
2o- durch beide Einrichtungen gemeinsam gefördert
werden. Dabei kann die aus der Abgasturbine austretende Abgasmenge direkt
ins Freie geleitet und nur die durch den Nachäuslaßkanal abgeführte Restgasmenge
durch die Saugpumpe abgesaugt' werden, oder die ganze Abgasmenge in einöm Sammelraum
gesammelt und von. diesem aus abgesaugt
bzw. ins Freie geleitet werden.
Infolge der hohen Temperatüren der Abgase der spezifisch hoch beanspruchten Verbrennungskraftmaschine für Luftfahrzeuge und ähnliche Motoren ist das spezifische Gewicht dieser Abgase so gering, daß ein zum Laden dieser Motore nötiger Unterdruck durch den Hohlraum der Propeller oder eine ähnliche Saugpumpe allein nicht vollkommen erreicht, wird. Mit Rücksicht auf die großen, in den Abgasen enthaltenen' Wärmemengen ist eine Abkühlung dieser Abgase mit besonderen
Infolge der hohen Temperatüren der Abgase der spezifisch hoch beanspruchten Verbrennungskraftmaschine für Luftfahrzeuge und ähnliche Motoren ist das spezifische Gewicht dieser Abgase so gering, daß ein zum Laden dieser Motore nötiger Unterdruck durch den Hohlraum der Propeller oder eine ähnliche Saugpumpe allein nicht vollkommen erreicht, wird. Mit Rücksicht auf die großen, in den Abgasen enthaltenen' Wärmemengen ist eine Abkühlung dieser Abgase mit besonderen
40. Kühlern wegen ,des außerordentlich großen
Mehrgewichts nicht angängig. Die neue Erfindung erreicht diese notwendige Abkühlung
auf einfache Art in sicherer und vorteilhafter ,: Weise durch die zweckmäßige Umsetzung
der in den Abgasen noch enthaltenen Wärme in mechanische nützliche Arbeit, in einer besonders
konstruierten Abgasturbine, ohne daß dabei die Wirkungsweise der vorgeschalteten
Verbrennungskraftmaschine nachteilig
· beeinflußt wird. .
Bei Verwendung eines besonderen Untersetzungsgetriebes,
zwischen das Laufrad der Abgasturbine und die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine
geschaltet, kann
durch entsprechende Wahl der Umlaüfzahl der Abgasturbine erreicht werden, daß die
. aus dem Arbeitszylinder austretenden Abgase
fortlaufend eine andere, z. B. die vorhergehende oder die nachfolgende der zuletzt
beaufschlagten Schaufelgruppe der Abgasturbine bzw. des Absaugeventilators treffen, so
daß erst nach einigen Umdrehungen der Ab- ;
gasturbine dieselbe Schaufelgruppe von den ■-,..
eintretenden Abgasen getroffen \vird. Dadurch
wird eine vorteilhafte, gute Abführung der von den Schaufeln aufgenommenen
Wärme ermöglicht. '^
Die Abgasturbine bzw. die Absaugeventilatorschaufeln, können entweder auf, der Kurbelwelle oder einer besonderen Achse gelagert"
werden. Im ersteren-.-Fall ist es zweckmäßig,
die" Arbeitszylinder, in bekannter Wei-se stern-.
förmig um die gemeinsame: Achse anzuordnen.
Gleichzeitig kann hierbei jeder Arbeitszylinder durch einen besonderen Leitapparat
.an- die Abgasturbine bzw. den Absaugeventilator angeschlossen werden, was besonders
bei Zweitaktmotoren Vorteil bietet. :
Ferner ist bei der neuen Erfindung das . Auspuffgeräusch um, ein Vielfaches geringer sö
als bisher, ohne daß, wie bei den bisherigen Auspufftöpfen, ein schädlicher .Rückdruck
der Auspuffgase auf den Kolben der vorgeschalteten Verbrennungskraftmaschine erföl-,
gen kann. Die einzelnen, aus Metall hergestellt ten Teile.der neuen Erfindung werden durch
Schrauben, Nieten, Schweißen öder . sonst eine geeignete Art und Weise derart zusammengesetzt,
daß bestimmte Teile jederzeit bequem auseinandergenommen werden kön-■rieri.
■■'."·■'. ' ■' .'
Die neue Erfindung soll auf einfache Art und Weise eine weitgehende 'Ausnutzung- der
in den Abgasen enthaltenen Wärmeenergie
und; eine zweckmäßige Verbindung von Abgasturbine und Abgasabsaugeyentilator erreichen.
'-.-..■'.,
Das Schema einer Ausführungsmöglichkeit V ist in der Zeichnung für eine Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine
zur Darstellung gebracht. "
Am Arbeitszylinder 1 öffnet der Arbeitskolben 6 zuerst den vor dem inneren Hubende
angeordneten Vorauslaßschlitz 2. Der größte
Teil der Abgase tritt durch die Laufräder 7 und die Leiträder 8 in den Abgassammelraum
9 oder direkt ins Freie. Der Nachauslaßschlitz 4 wird etwas später durch den Arbeitskolben
6 freigegeben. Der noch im Arbeitszylinder befindliche, kleinere Abgasrest no
wird durch den Kanal 4 und den als Ventilator ausgebildeten Kanal 10 durch den als
umläufende Saugpumpe ausgebildeten Hohlraum des Propellers 15 in den Abgassammelraum
9 gesaugt. An Stelle der Schlitze kön-. nen auch besondere, gesteuerte Ventile als
Vorauslaß- bzw. Nachauslaßorgan bzw. eine Verbindung von Ventilen und Schlitzen für
Eintritt der frischen Ladung bzw. Austritt der Verbrennungsprodukte angeordnet werden,
welche bei Zweitakt-,. Viertakt- oder Mehrtaktmotoren derart zwangläufig ge-
steuert wer den, daß die Eröffnung bzw.
Schluß derselben jeweils bei den vorteilhaftesten Kolbensteilungen erfolgt. Die Abgase
verlassen durch den Schlitz 16 an der äußeren Propelierspitze den Hohlraum des Propellers.
Die von der Abgasturbine erzeugte Energie wird durch dleArme Ii und die auf der
Hülse 12 dreriBar gelagerte, mit einer Verzahnung
versehene Nabe der Abgasturbine ίο unter Vermittlung des ebenfalls an den festen
Hülsen, 12 drehbar gelagerten Zahnräder 13 durch Zahnrad 14 auf den Propeller übertragen.
'
Claims (3)
- Patent-An-SPRüche:■ I. Einrichtung zur Ausnutzung der Abgase, von in normalem Zweitakt oder Mehrtakt arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen in Abgasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsprodukte, nachdem sie den größeren Teil ihrer Wärme im Arbeitszylinder der vorgeschalteten . Verbrennungskraftmaschine in mechanische Expansionsarbeit umgesetzt haben, durch zwei zeitlich nacheinander öffnende Auslaßorgane aus dem Arbeitszylinder der vorgehaltenen Verbrennungskraftmaschine derart abgeführt werden, daß das zuerst öffnende, gesteuerte Vorauslaßorgan den größeren, noch Arbeitsenergie enthaltenden Teil der Abgase in die ein- oder mehrstufige Abgasturbine leitet, während das nachher öffnende, gesteuerte Nachauslaßorgan den kleineren Abgasrest direkt durch einen besonderen Umführungskanal abführt.
- 2. Einrichtung nach Anspruch "i, dadurch· gekennzeichnet, daß die nach der Vorauslaßexpansion im. Arbeitszylinder noch zurückbleibende Restgasmenge durch den besonderen Umführungskanal vom Hohlraum eines Propellers oder eine ähnliche Saugpumpe abgesaugt werden.
- 3. Einrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ' Abgasturbine austretenden Abgase abgesaugt werden.Hierzu 1 Blau Zeichnungen.Berlin, gedruckt In der reichsdruCkekei.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE316421C true DE316421C (de) |
Family
ID=569130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT316421D Active DE316421C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE316421C (de) |
-
0
- DE DENDAT316421D patent/DE316421C/de active Active
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