Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 195149. Nit Auf ladung arbeitende Brennkraftmasehine. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der im Hauptpatent geschützten, mit Ruf ladung arbeitenden Brennkraftmaschine, wel- ehe in verschiedenen Höhenlagen arbeiten .,muss und eine Regelvorrichtung besitzt, die den Aufladedruek von einem bestimmten ein stellbaren Wert an selbsttätig konstant hal ten kann.
Bei ortsbeweglichen Brennkraftmaschinen mit Rufladung, welche im Gebiete mit star ken Höhendifferenzen arbeiten, ist es relativ schwierig, das Aufladegebläse so auszubilden, da.ss es sowohl bei grosser Höhe über Meer, das heisst bei niedrigem Barometerdruck, als. auch bei niedriger Höhe über Meer, das heisst bei hohem Barometerdruck, ,gleich wirtschaft lich arbeitet.
Für die Brennkraftmaschine wäre es das Beste, wenn bei allen Höhen über Meer der Druck der Rufladung den gleichen absoluten Wert hätte und die Aufladeluft die gleiche Temperatur erreichen würde. Dies iviirde bedeuten, dass das Verdichtungsver hältnis sich .sehr stark ändert, wenn das Fahr zeug in Gegenden mit grossen Höhendifferen- zen verkehrt.
Mit einem einzigen Auflade- verdichter mit konstanter Stufenzahl liesse sich dies nur auf unvollkommene Art errei- chen. Grosse Änderungen im Verdichtungs- verhältnis werden auf wirtschaftliche Art erst möglich, wenn die Zahl der IVerdich- tungsstufen mit zunehmender Höhe über Meer vergrössert wird.
Wenn auch bei einer Brennkraftmaschine mehrere Verdichter hin tereinander geschaltet werden und unabhän gig voneinander arbeiten, s.op bleibt die Zahl der Verdichterstufen die gleiche und der Zweck, die Brennkraftmaschine in allen Meereshöhen möglichst gut auszunutzen, wird nicht erreicht.
Wenn diese Verdichter bei hohem Barometerdruck arbeiten, so muss das Verdichtungsverhältnis auf künstliche Weise reduziert werden, das. heisst es muss Luft ab gelassen, werden. Solche Verdichter arbeiten aber unwirtschaftlich.
Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und besteht darin, dass die Aufladeluft in mindestens einem Verdichter der von .der den Aufladeluft konstant haltenden Regelvorrich-
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tung <SEP> geregelt <SEP> wird <SEP> und <SEP> mindestens <SEP> in <SEP> einem
<tb> weiteren <SEP> Verdichter, <SEP> der <SEP> durch <SEP> diese <SEP> Regel vorrichtung <SEP> nicht <SEP> beeinflusst <SEP> wird, <SEP> verdichtet
<tb> wird.
<SEP> Dadurch <SEP> kann <SEP> der <SEP> Vorteil <SEP> erreicht
<tb> werden, <SEP> da.ss <SEP> der <SEP> eine <SEP> Verdichter <SEP> bei <SEP> niedri ger <SEP> Höhe, <SEP> das <SEP> heisst <SEP> bei <SEP> grossem <SEP> Anfangs druelz <SEP> allein <SEP> zur <SEP> Verdichtung <SEP> dient, <SEP> während
<tb> der <SEP> andere <SEP> erst <SEP> bei <SEP> grösserer <SEP> Höhe <SEP> arbeitet.
<tb> Dies <SEP> ermöglicht <SEP> mit <SEP> einfachen <SEP> -Mitteln, <SEP> das
<tb> Verdichtungsverhältnis <SEP> bei <SEP> wirtschaftlichem
<tb> Arbeiten <SEP> der <SEP> Verdichter <SEP> dem <SEP> Anfangsdruck
<tb> bezw. <SEP> dem <SEP> Druck <SEP> der <SEP> Umgebung <SEP> anzupassen.
<tb> Auf <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> sind <SEP> einige <SEP> Ausfüh rungsbeispiele <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> schematisch
<tb> dargestellt.
<tb> Die <SEP> Fig.
<SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> stellen <SEP> verschiedene
<tb> Schaltungen <SEP> mit <SEP> verschiedenen <SEP> Antrieben
<tb> der <SEP> Verdichter <SEP> dar.
<tb> Grundsätzlich <SEP> wird <SEP> man <SEP> bei <SEP> einer <SEP> mit
<tb> Aufladung <SEP> arbeitenden <SEP> Maschine, <SEP> die <SEP> in <SEP> ver schiedenen <SEP> Höhenlagen <SEP> arbeiten <SEP> muss, <SEP> dar nach <SEP> trachten, <SEP> dass <SEP> bei <SEP> allen <SEP> Barometer drücken <SEP> der <SEP> gleiche <SEP> absolute <SEP> Aufladedruck
<tb> erreicht <SEP> wird, <SEP> solange <SEP> die <SEP> mit <SEP> dieser <SEP> Brenn kraftma.schine <SEP> höchst <SEP> verfügbare <SEP> Leistung
<tb> erzielt <SEP> werden <SEP> soll.
<SEP> Wird <SEP> nun <SEP> ein <SEP> wesent licher <SEP> Teil <SEP> oder <SEP> die <SEP> ganze <SEP> Verdichtungs arbeit <SEP> für <SEP> die <SEP> Ladeluft <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> der <SEP> in <SEP> den
<tb> Abgasen <SEP> enthaltenen <SEP> Energie <SEP> erzeugt, <SEP> so <SEP> sind
<tb> dem <SEP> erreichbaren <SEP> Verdichtungsverhältnis
<tb> Grenzen <SEP> gesetzt, <SEP> indem <SEP> die <SEP> praktisch <SEP> ver wendbare, <SEP> in <SEP> den <SEP> Abgasen <SEP> enthaltene <SEP> Energie
<tb> nur <SEP> bis <SEP> zu <SEP> einer <SEP> bestimmten <SEP> Höhe <SEP> über <SEP> Meer
<tb> bezw. <SEP> einer <SEP> bestimmten <SEP> untern <SEP> Grenze <SEP> des
<tb> Barometerdruckes.
<SEP> genügt, <SEP> um <SEP> die <SEP> ganze <SEP> für
<tb> die <SEP> Brennkraftmaschine <SEP> erforderliche <SEP> Luft menge <SEP> auf <SEP> den <SEP> gewünschten <SEP> Aufladedruck <SEP> zu
<tb> bringen. <SEP> Wird <SEP> hingegen <SEP> einer <SEP> der <SEP> Verdichter
<tb> elektrisch <SEP> oder <SEP> unmittelbar <SEP> durch <SEP> die <SEP> Brenn kraftmaschine <SEP> angetrieben, <SEP> so <SEP> ist <SEP> die <SEP> zu
<tb> erreichende <SEP> Höhe <SEP> des <SEP> Aufladedruckes <SEP> weni ger <SEP> beschränkt.
<SEP> Aber <SEP> auch <SEP> dann <SEP> kann <SEP> es <SEP> in
<tb> besondern <SEP> Fällen <SEP> zweckmässig <SEP> sein, <SEP> in <SEP> den
<tb> grössern <SEP> Höhen <SEP> auf <SEP> die <SEP> Erzeugung <SEP> des
<tb> höchsten <SEP> Aufladedruckes <SEP> zu <SEP> verzichten, <SEP> zum
<tb> Beispiel <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Schienen- <SEP> oder <SEP> Strassen fahrzeug <SEP> wenn <SEP> in <SEP> den <SEP> höheren <SEP> Abschnitten
<tb> des <SEP> Fahrweges <SEP> die <SEP> Steigungen <SEP> geringer <SEP> sind,
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zu <SEP> deren <SEP> Überwindung <SEP> die <SEP> höchst <SEP> verfügbare
<tb> Leistung <SEP> nicht <SEP> erforderlich <SEP> ist.
<SEP> Bei <SEP> direkt
<tb> angetriebenen <SEP> Verdichtern <SEP> ist <SEP> das <SEP> Verdich tungsverhältnis <SEP> von <SEP> der <SEP> Drehzahl <SEP> abhängig
<tb> und <SEP> bei <SEP> konstanter <SEP> Drehzahl <SEP> ungefähr <SEP> kon stant, <SEP> so <SEP> dass <SEP> es <SEP> vorteilhaft <SEP> sein <SEP> kann, <SEP> das
<tb> Verdiclitiingsvet@hältnis <SEP> des <SEP> direkt <SEP> angetrie benen <SEP> Verdichters <SEP> so <SEP> zu <SEP> wählen, <SEP> dass <SEP> dieser
<tb> Verdichter <SEP> den <SEP> gewünschten <SEP> Aufladedruck
<tb> beim <SEP> höelrst <SEP> vorkommenden <SEP> Barometerdruck
<tb> erzeugen <SEP> kann, <SEP> was <SEP> den <SEP> Vorteil <SEP> ergibt,
<SEP> dass
<tb> nur <SEP> der <SEP> zweite <SEP> Verdichter <SEP> geregelt <SEP> zu <SEP> wer den <SEP> braucht <SEP> und <SEP> dadurch <SEP> das <SEP> Gesa.mt-Ver dichtungsverhältnis <SEP> sich <SEP> der <SEP> Änderung <SEP> des
<tb> Barometerdruckes <SEP> anpasst.
<tb> Die <SEP> mit <SEP> Aufladung <SEP> arbeitende <SEP> Brenn kraftmaschine <SEP> 1 <SEP> gemäss <SEP> Fig. <SEP> 1, <SEP> die <SEP> beispiels weise, <SEP> wie <SEP> im <SEP> Hauptpatent <SEP> beschrieben <SEP> einen
<tb> Generator <SEP> antreiben <SEP> kann, <SEP> wobei <SEP> die <SEP> Be lastung <SEP> der <SEP> Brennkraftmaschine <SEP> zweckmässig
<tb> mittels <SEP> der <SEP> im <SEP> Hauptpatent <SEP> beschriebenen
<tb> Regelvorrichtung <SEP> konstant <SEP> gehalten <SEP> wird,
<tb> hat <SEP> zur <SEP> Verdichtung <SEP> der <SEP> Aufladeluft <SEP> zwei
<tb> Verdichter <SEP> 2 <SEP> und <SEP> 3.
<SEP> Während <SEP> der <SEP> ;Verdichter
<tb> 2 <SEP> von <SEP> der <SEP> Brennkraftmaschine <SEP> 1 <SEP> direkt <SEP> über
<tb> das <SEP> Vorgelege <SEP> 4 <SEP> angetrieben <SEP> wird, <SEP> dient <SEP> die
<tb> mit <SEP> Abgasen <SEP> der <SEP> Brennkraftmaschine <SEP> über
<tb> die <SEP> Leitung <SEP> 5 <SEP> gespeiste <SEP> Abgasturbine <SEP> 6 <SEP> zum
<tb> Antrieb <SEP> des <SEP> Verdichters <SEP> 3. <SEP> Der <SEP> Verdichter <SEP> 2
<tb> saugt <SEP> die <SEP> Luft <SEP> der <SEP> Umgebung <SEP> an <SEP> und <SEP> för dert <SEP> sie <SEP> nach <SEP> Verdichtung <SEP> durch <SEP> die <SEP> Leitung
<tb> 7, <SEP> die <SEP> zur <SEP> Kühlung <SEP> der <SEP> Luft <SEP> mit <SEP> Kühlrippen
<tb> 8 <SEP> versehen <SEP> ist, <SEP> dem <SEP> Verdichter <SEP> 3 <SEP> zu.
<SEP> Ist <SEP> die ser <SEP> in <SEP> Betrieb, <SEP> so <SEP> bildet <SEP> er <SEP> die <SEP> höhere <SEP> Stufe
<tb> und <SEP> verdichtet <SEP> die <SEP> Luft <SEP> vom <SEP> Förderdruck <SEP> des
<tb> Verdichters <SEP> 2 <SEP> auf <SEP> den <SEP> Aufladedruek <SEP> und
<tb> fördert <SEP> sie <SEP> in <SEP> den <SEP> Aufnehmer <SEP> 9, <SEP> aus <SEP> dem
<tb> sie <SEP> in <SEP> die <SEP> Zylinder <SEP> der <SEP> BrennkraftTnasehine <SEP> 1
<tb> gelangt.
<tb> Die <SEP> Federdose <SEP> 11 <SEP> verstellt <SEP> den <SEP> Steuerkol ben <SEP> 12 <SEP> in <SEP> Abhängigkeit <SEP> vom <SEP> Aufladedruck.
<tb> In <SEP> der <SEP> gezeichneten <SEP> Stellung <SEP> gibt <SEP> der <SEP> Schie ber <SEP> 12 <SEP> die <SEP> Druckmittelzufuhr <SEP> zur <SEP> linken <SEP> Seite
<tb> des <SEP> Servomotorzylinders <SEP> 13 <SEP> frei,
<SEP> so <SEP> dass <SEP> der
<tb> Kolben <SEP> 14 <SEP> sich <SEP> in <SEP> der <SEP> rechten <SEP> Endlage <SEP> be findet <SEP> und <SEP> das <SEP> Auslassorgan <SEP> 15 <SEP> in <SEP> der <SEP> Ab ga:s@leitung <SEP> 5 <SEP> geschlossen <SEP> hält. <SEP> Bei <SEP> steigendem
<tb> Aufladedruck <SEP> wird <SEP> der <SEP> Schieber <SEP> 12 <SEP> nach rechts geschoben und erreicht nach Zu.rück- legung des Schiebe.rweges a seine Mittelstel- lung. Steigt der Druck :
dann noch weiter an, so wird die Druckmittelzufuhr zur reeh- ten Seite des Zylinders 13 geöffnet und der Kolben 14 nach links geschoben, der nun mehr das Auslassorgan 15 öffnet und die Abgasleitung gegen die Turbine 6 schliesst. Infolgedessen treten die Abgase durch den Nebenauslass 16 aus. Der Aufladedruck sinkt so lange, bis der Schieber 12 die Mittelstel lung erreicht hat, in welcher sowohl die linke als aueh die rechte Seite von der Druckmittel- zufuhr abgeschlossen sind.
In dieser Stellung nehmen der Kolben 14 und das Auslassorgan 15 :eine Lage ein, die dem Verdichtungsver hältnis entspricht, da.s notwendig ist, um bei dem gegebenen Druck der Umgebungsluft den konstant zu haltenden Wert des Auf ladedruckes zu erreichen. Dabei wird das Gesamtverdiehtungsverhältnis in verschie dener Weise auf beide Verdichter verteilt. Von einem bestimmten Druck der Umge bungsluft an wird die Abgaszufuhr zur Tur bine 6 mittels des Auslassorganes 15 in der Stellung II vollständig gesperrt, so dass der Verdichter 3 ausser Betrieb gesetzt wird.
Der Verdichter 2 ist so lange in Betrieb, als die Brennkraftmaschine 1 läuft.
In Fig. 2 wird der Verdichter 2 von der Abgasturbine 6 angetrieben. Solange die B.rennkraftmaechine 1 in Betrieb ist, gelan gen die Abgase durch die Leitung 5 zur Tur bine 6 und von dort in den Auspuff 17, so dass der Verdichter 2 dauernd in Betrieb ist. Der Verdichter 3 hingegen wird durch den Elektro@moto,r 18 angetrieben, und ist je nach dem Anfangsdruck der Luft nur zeitweise in Betrieb, indem die Regelvorrichtung 10 beim Überschreiten eines bestimmten Wertes des Rufladedruckes Stufen des Widerstandes 19 einschaltet. Dadurch verringert sich die Lei stung des Elektromotors 18 und die Förder leistung des Verdichters 3.
In der Stellung IV des Kontakthebels 20 ist der Motor 18 abgeschaltet und der Verdichter 3 steht still. In der Stellung III des Kontakthebels 20 läuft der Motor 18 mit maximaler Drehzahl. Der Aufladedruck wird also in einem ge wissen Bereich durch die Regelung der Dreh zahl des Motors 18 konstant gehalten. Die Drehzahlregelung des Motors 18 könnte auch auf irgendeine, andere der bekannten Arten, zum Beispiel durch durch einen im einen Nebenschluss-Peldstromkreis eingeschalteten Widerstand oder durch Feldanzapfung des Motors 18 erfolgen.
In Fig. 3 werden sowohl der Verdichter 2, als auch der Verdichter 3 durch eine Abgas turbine 21 bezw. 22 angetrieben, die hinter einander geschaltet sind. Die Regelvorrich tung 10 steuert .das Auslassargan 15 in der Verbindungsleitung 23 zwischen der Turbine 21 und der Turbine 22. Beim kleinsten auf tretenden Barometerstand schliesst das Organ 15 den Auslass 16 ab, und die Abgasturbine 22 treibt den Verdichter 3 mit der grössten Leistung an.
Steigt der Barometerdruck über einen bestimmten Wert an, der von dem konstant zu haltenden Wert des Ruflade druckes und auch von der Belastung abhängt, so wird die Leistung der Abgasturbine 22 mittels der Regelvorrichtung 10 zwecks Konstanthaltung des Rufladedruckes ver mindert bis die Regelvorrichtung durch gänzliches Öffnen des Auslasses. 16 und Ab schliessen des Abgaszutrittes zur Turbine 22 die letztere und somit den Verdichter 3 still- ,setzt.
Mit dem Steuerschieber 12 bezw. .dem Servomotorkolben 14 können, wie im Haupt patent beschrieben, Regelvorrichtungen für die Brennstoffzufuhr bezw. für die Rege lung der Belastung beeinflusst werden.