Ladevorrichtung an Brennkraftmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ladevorrichtung an Brennkraftmaschinen. Sie besteht darin, dass mindestens ein mecha nisch angetriebenes Schaufelgebläse vorge sehen ist, das einerseits eine für das Anfah ren der Maschine und im Bereich kleiner Be lastungen für den Betrieb genügende Lade menge und anderseits die volle Ansaugluft menge für mindestens ein zweites durch die Abgase der Brennkraftmaschine allein ge triebenes Gebläse bei höheren Belastungen der Brennkraftmaschine liefert.
Dabei kann die Ausbildung so getroffen sein, dass das mechanisch angetriebene Gebläse beim An fahren bezw. bei kleinen Belastungen der Brennkraftmaschine mindestens einen Teil seiner Förderluft unter Umgehung des ab gasturbinengetriebenen Gebläses direkt an die Eintrittsvorrichtung der Brennkraft- maschine und den allenfalls übrig bleibenden Teil an das zuletzt genannte Gebläse abgibt.
Um ein selbsttätiges Schalten der Förder- luftanteile an die Eintrittsvorrichtung der Brennkraftmaschine zu erreichen, können zwischen dem mechanisch angetriebenen Ladegebläse und der daran direkt ange schlossenen Eintrittsvorrichtung der Brenn kraftmaschine selbsttätig wirkende Ab schlussvorrichtungen eingebaut sein, welche sich bei zunehmendem Förderdruck des ab gasturbinengetriebenen Gebläses selbsttätig schliessen und wobei dann die Fördermenge des mechanisch angetriebenen Gebläses an das abgasturbinengetriebene Gebläse abge geben wird,
über welches dieselbe dann erst durch die Eintrittsvorrichtung in die Brenn- kraftmasehine gelangt.
Es ist auch eine solche Ausbildung mög lich, bei der zwischen den in getrennte Räume der Eintrittsvorrichtung mündenden Förderleitungen des abgasturbinengetriebe nen und des mechanisch angetriebenen Ge- bläses miudestens eine selbsttätig wirkende Abschlussvorrichtung eingebaut ist,
welche sich bei zunehmender Belastung der Brenn- kraftmaschine und damit zunehmendem För- derdruck des abgasturbinengetriebenen Ge bläses öffnet, so dass unter selbsttätigem Ab- schluss der Förderleitung des mechanisch an getriebenen Gebläses auch diejenige Kam mer mit Ladeluft von dem abgasturbinenge triebenen Gebläse aus versorgt wird, die vor her von der vorerwähnten Förderleitung aus beliefert wurde.
Dabei kann die Ausbildung so getroffen werden, dass beim Anfahren der Brennkraftmaschine bezw. bei kleinen Be lastungen nur ein Teil der Zylinder, der vor erst allein mit Brennstoffeinspritzung arbei tet, durch das mechanisch angetriebene Ge bläse mit genügend Ladeluft versorgt wird. während die übrigen Zylinder, die vom ab gasturbinengetriebenen Gebläse aus geladen bezw. gespült werden, erst dann zum Arbei ten mit Brennstoffeinspritzung gebracht wer den, wenn sie ebenfalls genügend geladen bezw. gespült werden.
Die Ausbildung kann auch so getroffen sein, dass erst bei einer bestimmten Belastung der Brennkraftmaschine, wo die Lieferung des abgasturbinengetriebenen Gebläses für diese Belastung genügt, eine vollständige Umschaltung der Förderung des mechanisch angetriebenen Gebläses auf das gasturbinen getriebene Gebläse erfolgt. Dabei kann die betreffende Abschlussvorrichtung vom Regler oder der Brennstoffeinstellvorrichtung der Brennkraftmaschine aus betätigt werden. Die Umschaltung könnte im gegebenen Moment auch von Hand besorgt werden.
Bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen können die Abgase einzelner Zylinder, die sich in ihren Auspuff- und Spülvorgängen gegenseitig nicht stören, gruppenweise in separate Abgasleitungen bis und mit dem Eintritt in mindestens eine Abgasturbine zu sammengefasst werden, wobei die Abmessun-.
gen und Inhalte dieser Leitungen, sowie die dazugehörigen Eintrittsquerschnitte in die Turbine so bemessen werden, dass, wenigstens bei höheren Belastungen, im Beginn der Aus puffperiode der Druck vor der Turbine über den Gesamtaufladedruck beider Gebläse arten ansteigt und während der Spülperiode möglichst nahe auf den Atmosphärendruck sinkt, so dass mit der Summe des im mecha - nisch getriebenen und im abgasturbinenge- triebenen Gebläse erzeugten Förderdrucke die Zylinder sehr wirksam und frei von jeder Störung durch Auspuffvorgänge anderer Zy linder geladen bezw. gespült werden.
Ferner kann die Ausbildung so sein. dass der vom mechanisch angetriebenen Gebläse erzeugte Gebläseförderdruck beim Anlaufen und bei niedriger Drehgeschwindigkeit des abgasturbinengetriebenen Gebläses stets hö her ist als der zeitweise durch die Stauung in den Zylindern, den Abgasleitungen und dem Eintrittsquerschnitt der Abgasturbine ent stehende Gegendruck, derart, dass beim An laufen des abgasturbinengetriebenen Gebläses und bei niedriger Drehgeschwindigkeit des letzteren ein Zurückdrücken von Abgasen von der Turbinenseite in die Brennkraftzy- linder bei während der Spülperiode gemein sam offenen Ein- und Austrittsorganen in den Brennkraftzylindern verunmöglicht wird.
Ferner bietet es Vorteile, wenn das Abgas- turbogebläse so ausgebildet ist, dass dasselbe bei höheren Belastungen der Brennkraft- maschine einen höheren. Förderdruck als das mechanisch angetriebene erzeugt.
Damit bei umsteuerbaren Brennkraft- nia.schxnen keine Antriebsumschaltvorrich- tungen für das zum Beispiel von der Brenn- kraftmaschine mechanisch angetriebene Ge bläse vorhanden sein müssen, kann dieses a1 Zentrifugalgebläse mit radialen Laufschau feln und ohne feste Diffusorschaufeln aus-e- rüstet sein.
Zwecks Veränderung desjenigen Teils der vom niec#lianiscli angetriebenen Gebläse ge förderten Ladeluft, der direkt in das abgas turbinengetriebene Gebläse gelangt, kann in die Zuleilung zu letzterem ein Drossel- oder Abschlussorgan eingebaut sein. Auch kann vor dem abgasturbinengetriebenen Gebläse eine in die Atmosphäre sich öffnende Ah-- schlussvorrichtung vorgesehen sein, so da.ss dasselbe aus der Atmosphäre ansaugen kann.
In diesem Fall muss aber dafür gesorgt wer den, dass dann die zu diesem Gebläse füh rende Zuleitung gegen das mechanisch an getriebene Gebläse abgeschlossen werden kann, und in der Förderleitung vom abgas- turbinengetriebenen Gebläse zur Eintritts vorrichtung der Brennkraftmaschine muss eine selbsttätige oder willkürlich bedienbare Abschlussvorrichtung eingebaut werden. Dies deshalb, damit das mechanisch angetriebene Gebläse seine Förderluft trotz tieferen För- derdruckes des abgasturbinengetriebenen Ge bläses an die Brennkraftmaschine abgeben kann.
Bei dieser Ausführung des Erfin dungsgegenstandes wird das abgasturbinen getriebene Gebläse erst bei höherer Belastung der Brennkraftmaschine seine Förderluft an die Brennkraftmaschine abgeben können. Anstatt eines starren Antriebes des mecha nischen Gebläses kann derselbe auch über ein geschwindigkeitsveränderndes Vorgelege er folgen, um bei kleinen Belastungen und beim Anfahren höhere Lade- und Spüldrücke zu erreichen bezw. beim Zusammenarbeiten der beiden Gebläse den endgültigen Förderdruck innert gewisser Grenzen verändern zu können.
In konstruktiver Beziehung bietet eine Anordnung beider Gebläse auf der gleichen Stirnseite der Brennkraftmaschine Vorteile. Dabei wird vorzugsweise das mechanisch an getriebene Gebläse von der Kurbel- oder der Steuerwelle der Brennkraftmasohine aus an getrieben, während das abgasturbinengetrie bene Gebläse darüber in der Höhe der Ab gasleitungen angeordnet wird. Als Hilfskraft quellen zum Antrieb des mechanisch ange triebenen Schaufelgebläses können Quellen irgendwelcher Art Verwendung finden, wo bei die Antriebskraft von der geladenen Brennkraftmaschine selbst oder von einer von ihr unabhängigen Kraftquelle geliefert wird.
Die Erfindung kann sowohl bei Vier- als bei Zweitaktbrennkraftmaschinen zur An wendung gelangen. Als mechanisch angetrie bene oder abgasturbinengetriebene Gebläse können hochtourige Zentrifugal- oder achsial wirkende Schraubengebläse mit je einer oder mehreren Stufen verwendet werden.
Der Erfindungsgegenstand ist in den Fig.1 bis 10 in beispielsweisen Ausführungs arten mit einem Arbeitsdiagramm näher dar gestellt. Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine Zweitaktbrennkraftmaschine, welche entspre chend der Erfindung arbeitet; Fig. 2 ist eine Seitenansicht mit partiellem Schnitt einer Brennkraftmaschine entsprechend Fig. 1; Fig. 3 eine andere Ausführungsart einer Ma schine nach Fig. 2. Fig. 4 stellt ebenfalls eine Längsansicht mit partiellem Schnitt einer Brennkraftmaschine dar, wobei die Ausführung aber in verschiedenen Punkten anders getroffen ist als entsprechend Fig. 2 und 3. Die Fig. 5 und 6 stellen eine Vier- taktbrennkraftmaschine dar.
Fig. 7 stellt Diagramme dar, bei welchen der Ver lauf der mittleren Drücke in - den zwei Ge bläsearten und der Abgasturbine ersichtlich ist. Die Fig. 8 und 9 stellen einen beispiels weisen Druckverlauf in den Abgasleitungen einer Sechszylinder-Zweitaktbrennkraftma- schine dar. Fig. 10 zeigt die dazugehörigen Kurbelstellungen der Kubelwelle.
Entsprechende Zahlen bezw. Buchstaben bezeichnen in allen Figuren entsprechende Maschinenteile. In den Fig. 1 bis 4 sind 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die Zylinder einer Brennkraftmaschine, welche auf einem Maschinengestell 7 be festigt sind.
In Fig. 1 ist der Kolben 8 des Zylinders 1 im Schnitt dargestellt. Vom Kolben wer den die Kolbenkräfte durch die Schubstange 9 auf die Kurbelwelle 10 übertragen. Bei der in Fig. 1 gezeichneten Maschine handelt es sich um eine Zweitaktmaschine, bei wel cher die Spül- und Ladeluft durch im Zy linder angeordnete Schlitze 11 eintritt und die Auspuffgase durch ein. im Zylinderab- schluss befindliches Auslassventil 12 den Zy linder verlassen.
An der Maschine ist nun ein von ihr mechanisch angetriebenes Ge bläse 13 und ein durch eine Abgasturbine 14 angetriebenes Gebläse 15 vorhanden. Ent sprechend Fig. 1 findet der Antrieb des Ge bläses 13 durch das Rädergetriebe mit den drei Rädern 16, 17, 18 von der Kurbel welle 10 der Maschine aus .statt, derart, dass dieses Gebläse 13 auch bei langsamem Dre hen der Maschine schon bereits eine hohe Drehzahl besitzt. Das Gebläse 13 fördert nun seine Ladeluft einerseits durch den Stutzen 19 in die Eintrittsvorrichtung 20 der Brennkraftmaschine, welche mit den Ein trittsschlitzen 11 in offener Verbindung steht.
Das mechanisch angetriebene Gebläse 13 hat aber auch einen Stutzen 21 und eine Verbindungsleitung 22, welche zum Ein trittsstutzen 23 des gasturbinengetriebenen Gebläses 15 führt. Dieses letztere Gebläse gibt seine Förderluft durch seinen Austritts stutzen 24 ebenfalls an die Eintrittsvorrich tung 20 ab.
Die Fig. 2 zeigt nun, auf welche Weise bei der Brennkraftmaschine die Schaltung der von den beiden Gebläsen geförderten Luft erfolgt. Es ist für die ganze Maschine eine gemeinsame Ladeluft-Eintrittsvorrieh- tung 20 vorgesehen. Der Stutzen 24 des ab gasturbinengetriebenen Gebläses 15 mündet ohne irgendwelche Abschlussorgane in diese Eintrittsvorrichtung hinein. Der Stutzen 19 des mechanisch angetriebenen Gebläses hin gegen gibt seine Förderluft über eine Ab schlussvorrichtung 25 an die Eintrittsv or- richtung 20 ab.
Diese Abschlussvorrichtung 25 ist im gezeichneten Beispiel so ausgebil det, dass sie, je nachdem sieh auf der Ge bläse- oder auf der Eintrittsvorrichtungsseite ein Überdruck befindet, sich öffnet oder schliesst und deshalb zwischen dem mecha nisch angetriebenen Gebläse 13 und der Ein trittsvorrichtung 20 die Verbindung her stellt oder wieder abschliesst.
Die vom Gebläse 13 an das Gebläse 15 abzugebende Fördermenge wird durch den Druckstutzen 21 des Gebläses 13 und die Leitung 22 an den Saugstutzen 23 des Ge bläses 15 abgegeben.
Die Betriebsweise des nach Fig. 2 aus gebildeten Beispiels des Erfindungsgegen standes ist nun die folgende: Beim Anlassen der Maschine wird das mechanisch angetriebene Gebläse infolge sei ner mechanischen Kupplung mit der ersteren sofort ebenfalls in Bewegung gesetzt; seine Förderung wird deshalb sofort einsetzen, und sein Förderdruck wird die selbsttätige Ab- schlussvorrichtung 25 öffnen, so dass minde stens ein Teil seiner Förderluft durch die Eintrittsvorrichtung 20 und die Eintritts schlitze 11 in die Zylinder gelangen wird. Es wird also dadurch das Anlaufen der I11a.- schine und Ausspülen der Zylinder ermög licht.
Das abgasturbinengetriebene Gebläse 15 braucht eine gewisse Zeit, bis es eine solche Drehzahl erhält, dass es auch nur seine eigenen Widerstände und diejenigen in den Anschlussleitungen zu überwinden vermag und zu fördern beginnt. Mit zunehmender Belastung bezw. Drehzahl der Brennhraft- maschine wird nun aber dieses Gebläse immer schneller laufen und von einem be stimmten Betriebszustand ab einen höheren Förderdruek liefern als das Gebläse 13.
Stellt sich nun dadurch der Druck in der Eintrittsvorrichtung 20 höher ein, als ein sol cher im Gebläse 13 bei den gegebenen Be triebsbedingungen überhaupt erzeugt werden kann, so schliesst sich die selbsttätige Ab- sehlussvorriehtung 25 und die gesamte La dung wird durch das Gebläse 15 geliefert, wobei aber infolge der besonderen Ausbil dung das mechanisch angetriebene Gebläse seine Förderluft an den Saugstutzen 23 des Gebläses 15 abgibt, so dass es also auch voll bei der Luftförderung, aber nur als Nieder druckstufe mithilft und seine Ladung über das abgasturbinengetriebene Gebläse an die Brennkraftmaschine abgibt. Man sieht, dass dadurch ein selbsttätiger Betrieb ermöglicht ist.
Hat die Brennkraftmaschine plötzlich nur die Leerlaufleistung oder nur eine kleine Belastung abzugeben, so wird die Drehzahl des abgasturbinengetriebenen Gebläses wieder stark zurückgehen, unter Umständen so stark, dass das mechanisch angetriebene Ge bläse 13 einen höheren Förderdruck liefert als das Gebläse 15, derart, dass die ganze oder die hauptsäehlichste Förderung der Luft wieder durch das Gebläse 13 geschieht. In Fig. 2 ist ein Zentrifugalgebläserad 26 im mechanisch angetriebenen Gebläse 13 darge stellt.
In der Fig. 3 ist eine etwas andere Aus bildung der Luftregulierung für die zwei verschiedenen Gebläse 13 und 15 einer im übrigen entsprechend der Fig. 2 ausgebilde ten Brennkraftmaschine durch partiellen Schnitt dargestellt. In den Förderstutzen 19 des Gebläses 13 ist vorerst eine Klappe 27 eingebaut, mittels welcher der in die Ein trittsvorrichtung 20 der Brennkraftmaschine übergeleitete Teil der Fördermenge verändert werden kann. Mehr gegen die Eintrittsvor richtung 20 hin ist dann aber ebenfalls ein selbsttätig wirkendes Abschlussorgan 25 vor handen, welches sich beim Erreichen eines höheren Druckes in der Eintrittsvorrichtung 20 als im Druckstutzen 19 des Gebläses 13 hinter der Klappe 27 von selbst schliesst.
In der Leitung 22 ist noch ein Drosselorgan 28 eingezeichnet, durch welches der Anteil der Förderluft des Gebläses 13, welche in das Gebläse 15 geleitet wird, verändert oder sogar auf Null gebracht werden kann. Am Saugstutzen des Gebläses 15 ist eine weitere Abschlussvorrichtung 29 vorgesehen. Mittels dieser kann das Gebläse 15 direkt aus der Atmosphäre ganz oder teilweise einsaugen. Im ersteren Fall ist es dann zweckmässig, bei geöffneter Stellung der Abschlussvorrich tung 29 das Abschlussorgan 28 zu schliessen, damit in bestimmten Betriebsfällen alle För- derluft des Gebläses 13 durch den Druck stutzen 19 in die Einlassvorrichtung der Brennkraftmaschine gelangt.
Für eine solche Schaltung dieser zwei Organe dient die zusam- mengekuppelte Betätigungsvorrichtung 30.
Ferner kann im Druckstutzen 24 des Ge bläses 15 eine Absehlussvorrichtung 31 ein gebaut sein, mittels welcher die vom Gebläse 15 in die Eintrittsvorrichtung 20 geförderte Luftmenge abgestellt oder verändert werden kann. Dahintergesehaltete Klappen 32 wer den für den Fall angeordnet, dass das Gebläse 15 aus der Atmosphäre ansaugt, sein För- derdruck aber noch nicht so gross ist wie der vom Gebläse 13 erzeugte Druck. In diesem Fall werden sich die Abschlussklappen 32 selbsttätig gegen das Gebläse 15 hin schlie ssen, und erst, wenn der von diesem erzeugte Druck gleich oder grösser als derjenige im Druckstutzen 19 des Gebläses 13 hinter der Klappe 27 ist, werden sich diese Abschluss klappen 32 selbsttätig öffnen.
Wird der vom Gebläse 15 in der Vorrichtung 20 erzeugte Druck grösser sein als der vom Gebläse 13 erzeugte, so wird das Abschlussorgan 25 sich schliessen und sämtliche der Maschine zuge führte Förderluft wird vom Gebläse 15 aus geliefert, vorausgesetzt natürlich, die Organe 28 und 29 befinden sich in entsprechender Lage. Die Betätigung der Abschlussorgane 27 bezw. 31 erfolgt durch die Betätigungs vorrichtungen 33 bezw. 34. Die Betätigungs gestänge 30, 33, 34 der verschiedenen Ab schluss- und Regulierorgane können in geeig neter und beliebiger Weise miteinander ge kuppelt werden, so dass die Luftschaltungen zweckentsprechend gesteuert werden.
Insbe sondere sollte, wenn das Organ 27 geschlos sen wird; das Organ 31 geöffnet werden und umgekehrt, was durch die Richtung der ein gezeichneten Pfeile angedeutet wird. Die Be tätigungsvorrichtung der Organe 27, 28, 29, 31 kann auch in nicht gezeichneter Weise mit der Brennstoffeinstellvorrichtung bezw. Re gulierung der Brennkraftmaschine gekuppelt sein. Die selbsttätigen Abschlussvorrichtun- gen 25 und 32 können auch so ausgebildet sein, dass man sie, wenigstens zeitweise, will kürlich ganz öffnen oder schliessen kann.
In Fig. 4 ist eine etwas andere Ausbil dung des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Im Gegensatz zu den Fig. 2 und 3, wo das mechanisch angetriebene Gebläse als Zentri- fugalgebläse ohne feste Diffusorschaufeln ausgebildet ist, wird hier ein achsial fördern des Schraubengebläse 35 verwendet. Dieses wird unter Vermittlung eines Geschwindig- keitswechselgetriebes 36 von der Kurbelwelle 10 aus angetrieben.
Mit diesem kann die Drehzahl des Schraubengebläses geändert werden, um den Bedürfnissen verschiedener Belastungen und Maschinendrehzahlen besser zu entsprechen und um insbesondere zu er möglichen, dass das Gebläse beim Anlaufen der Maschine mit genügend grosser Geschwin digkeit angetrieben werden kann. Die Betäti gung dieses Geschwindigkeitsgetriebes, das heisst die Einstellung auf verschiedene Ge- schwindigkeiten des Schraubengebläses kann von Hand oder von der Brennstoffeinstell vorrichtung der Maschine bezw. ihrer Regu lierung aus erfolgen. Die Lieferung der För dermenge der beiden Gebläse 13 und 15 ist auch etwas anders gestaltet.
Die Eintritts- v orriehtung 20 der Brennkraftmaschine ist beispielsweise in zwei Räume 20' und 20". 20"' geteilt. Die Trennung erfolgt durch die Wand 37. In dieser Wand ist mindesten. ein beispielsweise federbelastetes Abschluss. organ 39 eingebaut, das sich erst öffnet. wenn der vom abgasturbinengetriebenen Ge bläse 15 erzeugte Druck höher ist als der vom Gebläse 13 bei der betreffenden Be triebsbedingung erzielte. Zu diesem Zweck ist die Förderleitung 24 des Gebläses 15 durch eine Leitung 40 an den Raum 20". 20"' der Eintrittsvorrichtung angeschlossen. Ferner ist die in Fig. 2 ebenfalls dargestellte selbsttätige Absehlussvorrichtung 25 zwischen dem Gebläsestutzen 19 und der Eintrittsvor richtung 20 ebenfalls vorhanden.
Die Betriebsweise einer Ausbildung nach Fig. 4 ist nun die folgende: Zum Anlassen der Maschine können in diesem Fall beispielsweise nur die Zylinder 5 und 6 durch die Leitungen 42 mit Brenn stoff beschickt werden, während die Zylinder 1 bis 4 vorerst ohne Brennstoff laufen. Das Gebläse 13 sei so ausgebildet und bemessen, dass es für die Zylinder 5 und 6 genügend Spülluft und Ladeluft liefert. Diese zwei Zylinder werden also beim Anlassvorgang richtig arbeiten. Je nach Einstellung der Drosselvorrichtung 28 wird ein mehr oder weniger grosser Teil der vom Gebläse 13 ge lieferten Luft an das Gebläse 15 abgegeben. und wenn die Drehzahl der Abgasturbine 14 einen gewissen Wert erreicht hat, wird auch der Förderdruck des Gebläses 15 sukzessive steigen, bis er höher ist als der vom Gebläse 13 gelieferte Druck.
Trifft dies zu, was je schneller der Fall ist, um so eher die Ab schlussvorrichtung 28 ganz geöffnet wird, so wird sich das Ventil 39 gegen den Raum 20' hin öffnen und die selbsttätige Abschlussvor richtung 25 wird sich schliessen. Von diesem Moment ab gibt das Gebläse 13 seine ganze Förderluft an das Gebläse 15 ab und dieses fördert von dann ab die gesamte Ladeluft und Spülluft für die Brennkraftmasehine durch die Leitung 40.
Sind zwei Trennwände 37 und 38 in der Eintrittsvorrichtung 20 vorhanden. mit eben falls in die Wand 38 eingebautem Rück schlagventil 39 und einer entsprechenden Zu leitung 41 für die Förderluft des Gebläses 15 in die Kammer 20"' der Eintrittsvorrichtung --wobei die Leitung 40 wegfällt-, so wird die Förderung dieses Gebläses beim Anlas sen und bei kleiner Belastung noch stärker gedrosselt, indem dann vorerst nur die Lade- und Spülluft für die Zylinder 1 und 2 zu fördern ist und erst später ebenfalls diejenige für die Zylinder 3 und 4, wenn das in der Wand 38 befindlicbe, nicht gezeichnete Organ 39 sich geöffnet haben wird.
In die sem Fall wird die Drehzahl des abgasturbi nengetriebenen Gebläses 15 unter sonst Blei ehen Verhältnissen rascher steigen als wie im vorigen Fall. so dass dieses Gebläse die Gesamtförderung der Luft früher überneh men kann, denn bei einem Schaufelgebläse ist bei kleinerem Fördervolumen die An triebsleistung eine kleinere.
Sowohl in den Fig. 1 bis 3 als auch 4 sind die zur Abgasturbine 14 führenden Ab gasleitungen in zwei Leitungen aufgeteilt. von welchen je die Zylinder 1, 2, 3 in die Leitung 43 und die Zylinder 4, 5, 6 in die Leitung 44 auspuffen. Der Zweck dieser Anordnung wird bei der Beschreibung der Fig. 8 bis 10 erläutert.
In den Fig. 5 und 6 ist der Erfindungs- -eaenstand in einer beispielsweisen beson deren Ausführungsform an einer Zwölfzyliii- der-Viertaktbrennluaftmasehine dargestellt. Diese Maschine hat zwölf Zylinder; eine Reihe 1, 2, 3, 4, :5. 6 und eine andere Reihe 1', 2', 3', 4', 5', 6', welche Reihen gegen einander in V-Form angeordnet sind.
Bei die ser Maschine ist für jede Zylinderseite ein abgasturbinengetriebenes Gebläse 15 bezw. 15' auf der gleichen Stirnseite der Maschine angeordnet, welches je durch eine Abgas- turbine 14, respektive 14' unabhänig von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ange trieben wird. Die besondere Ausbildung dieses Ausführungsbeispiels besteht nun darin, dass nur ein mechanisch von der Brenn- kraftmaschine angetriebenes Gebläse 13 an geordnet ist, welches seine Förderluft einer seits vermittels seiner Stutzen 19 und 19' und unter Vermittlung der Leitungen 45 und 45' an die beiden Eintrittsleitungen 20 und 20' der zwei Zylinderreihen 1 bis 6 bezw.
1' bis 6' unter Passieren der selbsttätig wir kenden Abschlussorgane 25 und 25' abgeben kann. Des ferneren gibt das Gebläse 13 ver mittels seines Stutzens 21 wenigstens einen Teil seiner Förderluft durch die Leitungen 22 und 22' an die Eintrittsstutzen 23 und 23' der Gebläse 15 und 15' direkt ab. Der An trieb des Gebläses 13 erfolgt von der Kurbel welle 10 der Maschine aus, unter Vermitt lung der Zahnräder 16 und 17, sowie des Kettentriebes 36. Die beiden Abgassammel- leitungen 43 und 44 bezw. 43' und 44', an die je drei Zylinder angeschlossen sind, haben zwei getrennte Eintritte in die Gasturbine 14 bezw. 14'.
Die Wirkungsweise der erläu terten Ausbildung ist nun so, dass beim An laufen der Brennkraftmaschine oder bei klei ner Belastung das mechanisch angetriebene Gebläse 13 einen Teil seiner Förderluft durch die Leitungen 45 und 45' und durch die selbsttätigen Abschlussorgane 25 und 25' hin durch über die Einlassleitungen 20 und 20' an die Brennkraftzylinder direkt abgibt. Ein anderer Teil seiner Förderluft wird hingegen durch die Leitungen 22 und 22' an die Ein trittsstutzen der Gebläse 15 und 15' abge geben.
Erst wenn diese beiden Gebläse 15 und 15' einen höheren Druck erzeugen, als wie derselbe vom Gebläse 13 durch die Ab schlussorgane 25 und 25' an die Einlassleitun gen 20 und 20' abgegeben wird, so werden sich die Abschlussorgane 25 und 25' selbst tätig schliessen, und die ganze Förderung des Gebläses 13 wird von den Gebläsen 15 und 15' aufgenommen und von dort unter er höhtem Druck an die Brennkraftmaschine ab gegeben.
Durch die besondere gruppenweise Zu sammenfassung der Abgasleitungen der ein zelnen Zylinder, von welchen Leitungen aus getrennte Eintrittsquerschnitte der Abgastur bine 14 und 14' beaufschlagt werden, erzielt man bei bestimmter Bemessung der Inhalte dieser Abgasleitungen und der Eintrittsquer schnitte in die Turbine erhebliche Druck schwankungen vor der Abgasturbine, welche für die Spülzwecke der Maschine besonders günstig sind und dennoch gewährleisten, dass die zum Antrieb der abgasturbinengetriebe nen Gebläse und zur Förderung vermehrter Spülluft notwendige Abgasenergie durch die richtige Ausbildung der Druckstösse, die auf die Turbine wirken, erreicht wird. Die Ab gase verlassen die beiden Abgasturbinen 14 und 14' durch die Leitungen 46 und 46'.
In der Diagrammfigur 7 sind in Funk tion der Belastung der Maschine die Drücke,- welche von den beiden Gebläsen 13 und 15 erzeugt werden, eingetragen. po ist der Atmosphärenidruck, p1 ist der Förderdruck des von der Brennkraftmäschine mecha nisch angetriebenen Gebläses; derselbe sollte über den ganzen Belastungsbereich nicht allzu stark verschieden sein. Im gezeich neten Beisspiel sinkt :er .etwas mü zuneh mender Belastung. Sein Verlauf hängt in der Hauptsache von der Charakteristik für ver. änderliche Fördermenge des Gebläses 13 ab.
p2 sei nun der mittlere Druck. der Abgase vor der Abgasturbine 14. Derselbe ist bei kleiner Belastung relativ klein und steigt dann namentlich als Folge der höheren Tem peratur der Abgase und der vermehrt zuge führten Luft-Brennstoffladung .der Brenn- kraftmaschine mit zunehmender Belastung progressiv an.
Würde nun. das Gebläse 15 direkt aus der Atmosphäre ansaugen, so er gäbe sich ein Verlauf des. Förderdruckes die ses Gebläses entsprechend p3. Bei Nullast bezw. kleiner Belastung ist dieser Druck so zusagen null und steigt dann aber bei gutem A#bgasturbo-Wirkungs,grad steiler @an als der zum Antrieb des Gebläses dienende mittlere Druck p2 vor der Abgasturbine.
Im Punkt r1 seien beide Drücke gleich, und bei zuneh- mender Belastung ist der Druck. p3 nach dem Gebläse 15 höher als der mittlere Druck p2 vor der Abgasturbine. Arbeiten nun aber beide Aufladegebläse 13 und 15 zusammen, derart, dass das Gebläse 13 vorerst teilweise und später ganz in den Eintrittsstutzen des Gebläses 15 fördert, so steigt der Druck im Gebläsestutzen. 24, sofern keine Drosselung, zum Beispiel durch die Abschlussvorrichtung 28, stattfindet, entsprechend der Kurve p4. Findet eine solche Drosselung statt, so stellt sich der Druck im Stutzen 24 etwas tiefer. zum Beispiel entsprechend der Kurve p5 ein. Bei dieser Betriebsweise wird nun von einem gewissen Moment ab der Druck im Stutzen 24 sich gleich einstellen wie derjenige im Stutzen 19 des Gebläses 13. Dieser Moment sei durch Punkt B bezeichnet.
Infolge des Einbaues der selbsttätigen Abschlussvorrich tung 25 in den Druckstutzen 19 des Gebläse 13 wird nun bei weiter steigender Belastung und wenn ein gewisser Schliessdruck für diese Abschlussvorrichtung sich eingestellt hat. die selbe sich schliessen, und dann wird die ge samte Fördermenge des Gebläses 13 an das Gebläse 15 abgegeben, und dieses fördert allein durch den Druckstutzen 24 in die Ein trittsvorrichtung 20 der Brennkraftmaschine. Dieser Vorgang trete im Punkt C ein. Von diesem Moment ab steigt der Druck in der Eintrittsvorrichtung 20, durch den Punkt D gehend, im Stutzen 24 entsprechend der Kurve p4, und der volle Auflade- und Spül druck, welcher zusammen durch die Gebläse 13 und 15 erzeugt wird, steht für den Be trieb der Brennkraftmaschine zur Verfügung.
In den Fig. 8 und 9 sind nun noch die Druckverhältnisse am Austritt beider Ge bläse 13, 15 und vor der Abgasturbine 14 bei einer bestimmten Belastung während einer Maschinenumdrehung einer Zweitaktbrenn- kraftmaschine entsprechend der Fig. 2 darge stellt. Für den Übertritt der Abgase aus der sechszylindirigen Brennkraftmaschine, für welche die Kurbelstellung der einzelnen Zy linder und die Drehrichtung der Maschine in Fig. 10 eingezeichnet sind, ist eine gruppen weise Zusammenfassung der Abgasleitungen der verschiedenen Zylinder entsprechend Fig. 2 vorgesehen.
Es puffen nämlich nur solche Zylinder bis und mit dem Eintritt in mindestens eine Abgasturbine in eine gemein same Abgasleitung aus, dass ihre Auspuffe die Spülvorgänge in den an die gleiche Lei tung angeschlossenen Zylindern nicht stören. Des ferneren sind die Abmessungen und In halte dieser Abgasleitungen, sowie die dazu gehörigen Eintrittsquerschnitte in die Tur bine so bemessen, dass am Beginn der Aus- puffperiode der Druck vor der Turbine über den Gesamtaufladedruck beider Gebläse an steigt, während der Spülperiode aber mög lichst nahe auf den Atmosphärendruck sinkt.
Da es sieh im gezeichneten Beibpiel um eine seohszylindrige Zweitaktmaschine handelt, wo alle 60 ein Auspuffvorgang beginnt, werden für die Zylinder 1, 2. 3 bezw. 4, 5, 6, deren Auspuffvorgänge je um 120 vonein ander versetzt sind, besondere Abgasleitun gen 43, 44 angeordnet. Mit der Summe des in beiden Gebläsen erzeugten und deshalb er höhten Förderdruckes können auf diese Weise die Zylinder bei höherer Belastung wirksamer gespült werden. Der in der Ab gasleitung 43 sieh einstellende, stark wecb- selnde Druck der Abgase, herrührend von den Zylindern 2, 1, 3, wird durch pz in der Fig. 8 und derjenige von den Zylindern 4. 6, 5, sich in der Abgasleitung 44 einstellende. in der Fig. 9 durch die Kurve p2" darge stellt.
Die Linien p2 stellen den Mittelwert der Abgasdrücke p2' bezw. p2" dar. p1 ist der vom mechanisch angetriebenen Gebläse erzeugte Förderdruck, und p4 ist die Resul tierende der vom meehanIsch angetriebenen und vom abgasturbinengetriebenen Gebläse erzeugten Enddrücke. Diese werden, wenn zwischen dem Gebläse 15 und den Einlass- orga.nen der Brennkraftmaschine ein verhält nismässig mehr oder weniger grosses Volumen eingeschaltet ist,
mehr oder weniger konstant sein. Wie man aus den Fig. 8 und 9 er sieht, lässt sieh dureli die .darin angedeutete Arbeitsweise eine verhältnismässig lange Spülphase E-F für .die Brennkraftmaschine erzielen. Zur Erläuterung der den Fig. 8 und 9 entsprechenden Steuerung der Ein- und Aus lassorgane sind unterhalb der Fig. 8 noch die entsprechenden Eröffnung zeiten für die Zy linder 2, 1, 3 in dicken Linienzügen ange geben.
Die obern Linienzüge G-H geben die Zeiten an, während welchen die Auslass organe offen sind. Die untern Linienzüge J-K stellen dagegen die Eröffnung zeiten der Einlassorgane der drei Zylinder 2, 1, 3 dar. Diese puffen in die gleiche Abgaslei tung und in eine separate Kammer einer Ab gasturbine aus. Die Spültotpunktstellungen der Kolben der Zylinder 2, 1 und 3 liegen bei 60, 180 bezw. 300 Kurbelwinkel, wie in Fig. 10 dargestellt. Die Steuerung ist so ausgebildet, dass zum Beispiel die Auslass organe des Zylinders 1 rund 20 nach dem untern Totpunkt des Kolbens des Zylinders 2 zu öffnen beginnen. Die Öffnung dauertbis etwas über 30 ' nach unterem Totpunkt des Kolbens des Zylinders 1 an.
Wenn nun, wie vorgeschlagen, der In halt der Abgasleitung verhältismässig klein ist und ebenso der entsprechende Eintritts querschnitt in die Turbine, steigt der Druck p2' in der Abgasleitung 43 sehr rasch an, und zwar im gezeichneten Beispiel über den Wert des Förderdruokes p4 der beiden bei dieser Betriebsweise hintereinander geschal teten Gebläse 13 und 15. Nachdem er seinen Höchstwert überschritten hat, fällt derselbe hingegen wieder ab, so dass er in der Nähe des einen Totpunktes des Kolbens des Zylin ders 1 oder nachher seinen Mindestwert, der möglichst nahe an der Atmosphäre sein sollte, erreicht, um dann später kurz nach Öffnung des Auslassorganes des Zylinders 3 wieder anzusteigen.
Man ersieht nun aus dem Ver lauf der Abgasdruckkurve p2' und der Luft druckkurve p4, dass in den Punkten E und F diese Drücke gleich sind. Zwischen den Punkten E und F, wo die Druckdifferenz- fläohen schraffiert sind, ist der Abgasdruck p2' kleiner als der gesamte Auflagedruck p4. Es kann also während dieser Zeit mit dem Auflagedruck p4 bei gleichzeitiger Öffnung der Aus- und Einlassorgane die Maschine mit vorverdechteter Luft gespült werden. Zu die sem Zweck werden deshalb die Einlassargane der einzelnen Zylinder während des entspre chenden auch durch die Linienzüge J-K dargestellten Kurbelwinkels offen gehalten.
Sofern, wie in Fig. 8 dargestellt, die Aus lassorgane im Punkt H, das heisst früher schliessen als die Einlassorgane im Punkt K, wird nach Schluss der Eröffnung der Aus lassorgane ein gutes Auffüllen der Zylinder gesichert.
Mit der Erfindung lässt sich erreichen., dass beim Anlaufen und bei kleiner Belastung von Brennkraftmaschinen die Spülung und Ladung derselben besser gewährleistet ist und dass bei grösserer Belastung ein höherer Spül- und Ladedruck als üblich erreicht wird. Ein von den Abgasen der Brennkraft- maschine angetriebenes Schaufelgebläse hat die unangenehme Eigenschaft, dass es bei kleinen Drehzahlen, wie sie steh bei seinem Anlaufen und bei kleinen Belastungen der Brennkraftmaschine einstellen, nur eine kleine Fördermenge aufnehmen kann.
Mit der Erfindung wird es nun aber möglich, der Brennkraftmaschine auch bei diesen Be triebezuständen eine grosse Lade- und Spül luftmenge, wenn auch bei niedrigem, aber genügendem Druck, zuzuführen. Trotz der verschiedenen Ansprüche in der Luftförde rung für Anlassen, für kleine und grosse Be lastungen wird durch die erläuterte selbst tätige Umschaltung der Förderwege ohne äussere Betätigung die Luftförderung selbst tätig allen Belastungen angepasst.
Da man dafür sorgen kann, dass sowohl das mecha nisch getriebene als auch das abgasturbinen getriebene Gebläse entsprechend ihrer För- derkapazität beim Anlauf und bei kleinen Belastungen bezw. bei allen grossen Belastun gen grosse Luftmengen abgeben, kann auch der grosse Nachteil Ader so betrlebssstGrenden Pompage, der sich bei verkleinerter Förde rung sonst ergibt, vermieden werden.