DE1077001B

DE1077001B - Pulse converter

Info

Publication number: DE1077001B
Application number: DEL26729A
Authority: DE
Inventors: Rudolph Birmann
Original assignee: LAVAL STEAM TURBINE CO; De Laval Steam Turbine Co
Current assignee: LAVAL STEAM TURBINE CO; De Laval Steam Turbine Co
Priority date: 1956-02-03
Filing date: 1957-01-29
Publication date: 1960-03-03
Also published as: CH352193A

Description

Impulsumwandlungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Turbolader für Brennkraftmaschinen. Sie ist in Viertaktmaschinen mit Funkenzündung anwendbar, jedoch ist sie in Verbindung mit Zweitakt-Dieselmaschinen besonders vorteilhaft.Pulse Conversion Device The invention relates to turbochargers for internal combustion engines. It can be used in four-stroke engines with spark ignition, however, it is particularly advantageous in conjunction with two-stroke diesel engines.

Es ist eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen worden, welche mit einer Einrichtung versehen ist, um den pulsierenden Teil der Auslaßenergie der Maschine zum Antrieb der Turbine eines Turboladers möglichst weitgehend nutzbar zu machen und um einen größeren Unterschied zwischen dem Druck der Einlaßleitung und dem Auslaßdruck hervorzurufen, gegen welchen die Brennkraftmaschine auspuffen muß. Bei diesem früberen Vorschlag erfolgt die Abgabe aus den verschiedenen Maschinenzylindern durch in Serie angeordnete Düsen in solcher Weise, daß der wirksame Rückdruck für die Maschine während der Spülperioden der Zylinder gering wird. Weiterhin ist bei dieser Ausführung Vorsorge getroffen, daß Pulsationen in den Gasen, die der Turbine des Turboladers zugeführt werden, auf ein Minimum herabgesetzt werden. Der intermittierende Fluß wird durch die Verwendung der Energie in den Auslaßpulsationen in einen im wesentlichen gleichförmigen Fluß umgewandelt, um in einer sich längs der gesamten Länge der Maschine erstreckenden geraden Leitung eine hohe Geschwindigkeit zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wobei dieser Leitung eine zweite Leitung zugeordnet ist, in welcher nur eine 1 221 verhältnismäßig geringe Geschwindigkeit vorherrscht. Die erste Leitung für hohe Geschwindigkeit öffnet sich an beiden Enden in die zweite Leitung für niedrige Geschwindigkeit und geht an ihrem stromabwärts liegenden Ende in einen Diffusor über. Das Ergebnis dieser Ausführung ist, daß in der ersten Leitung eine Rückführung der Gase mit einem kleineren statischen Druck im Vergleich zu dem Druck außerhalb von ihr geschaffen wird, und dies bedeutet, daß die Maschine gegen einen verhältnismäßig kleinen Rückdruck abgeben kann, während die Turbine den Nutzen eines höheren vor der Turbine herrschenden Druckes erhält, der um den Betrag der Geschwindigkeitshöhe größer ist. Diese Ausführung arbeitet in der Praxis sehr gut, und es wird ein sehr beträchtlicher Teil der Energie in den Auslaßpulsationen wiedergewonnen, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß es möglich ist, eine Zweitaktmaschine zu betreiben, ohne dazu ein eine zwangsläufige Verdrängung bewirkendes Gebläse, das hierbei gewöhnlich die Luftzufuhrquelle bildet, oder eine andere Luftzufuhrquelle verwenden zu müssen, mit Ausnahme derjenigen, welche durch die oben beschriebene Inpulswandlungseinrichtung gegeben ist, die dazu verwendet wird, in der ersten Leitung für hohe Geschwindigkeit einen statischen Unterdruck zu erzeugen, wodurch erreicht wird, daß für den in die Maschine gehenden Luftstrom Atmosphärendruck genügt. Die vorstehend beschriebene Ausführung weist je- doch gewisse unerwünschte Merkmale auf. Die erste Leitung für hohe Geschwindigkeit muß sich von dem kleinen Ende, an dem der rückgeführte Strom eintritt, zu dem großen Ende, aus dem der rückgeführte Strom und der Strom der Maschinenzylinderauspuffgase austreten, erweitern. Dies macht die Ausführung wegen der Ungleichförmigkeit der verwendeten Teile teuer. Weiterhin muß der einzige Diffusor an dem stromabwärts befindlichen Ende der Leitung für hohe Geschwindigkeit verhältnismäßig groß sein und nimmt daher mehr Raum ein, als erwünscht ist. Die notwendigen erheblichen Größenabmessungen des Diffusors erfordern, daß die gesamte Größe derAuslaßleitung übermäßig groß zu machen ist.An internal combustion engine has been proposed which is provided with means to utilize as much as possible of the pulsating portion of the exhaust energy of the engine for driving the turbine of a turbocharger and to produce a greater difference between the inlet pipe pressure and the outlet pressure against which the internal combustion engine must exhaust. In this earlier proposal, the discharge from the various machine cylinders takes place through nozzles arranged in series in such a way that the effective back pressure for the machine during the flushing periods of the cylinders is low. Furthermore, in this embodiment, provision is made that pulsations in the gases which are fed to the turbine of the turbocharger are reduced to a minimum. The intermittent flow is converted into a substantially uniform flow by the use of the energy in the outlet pulsations to generate and maintain a high velocity in a straight conduit extending along the entire length of the machine, a second conduit being associated with this conduit, in which only a 1 221 relatively low speed prevails. The first high speed conduit opens into the second low speed conduit at both ends and merges into a diffuser at its downstream end. The result of this embodiment is that in the first line a return of the gases is created with a smaller static pressure compared to the pressure outside of it, and this means that the machine can deliver against a relatively small back pressure, while the turbine the Use of a higher pressure prevailing in front of the turbine, which is greater by the amount of the speed level. This design works very well in practice, and a very considerable amount of the energy in the exhaust pulsations is recovered to such an extent that it is possible to run a two-stroke engine without a positive displacement fan which here usually forms the air supply source, or having to use another air supply source, with the exception of that which is given by the pulse conversion device described above, which is used to generate a static negative pressure in the first high-speed line, whereby it is achieved that atmospheric pressure is sufficient for the air flow going into the machine. The embodiment described above has JE but certain undesirable features. The first high speed conduit must expand from the small end where the recycle stream enters to the large end where the recycle stream and the stream of engine cylinder exhaust gases exit. This makes it expensive to implement because of the non-uniformity of the parts used. Furthermore, the single diffuser at the downstream end of the high velocity conduit must be relatively large and therefore occupy more space than is desirable. The necessary substantial size dimensions of the diffuser require that the overall size of the outlet conduit be made excessively large.

Z-weck der Erfindung ist, eine Impulsumwandlungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art zu verbessern, um sowohl eine billigere und weniger Raum beanspruchende Ausführung zu schaffen als auch die Reibungsverluste herabzusetzen und dadurch dieRückgewinnung der Energie in den Auslaßpulsationen zu erhöhen.For the purpose of the invention, a pulse converting device of the foregoing described type to improve both a cheaper and less space-consuming To create execution as well as to reduce the friction losses and thereby the recovery to increase the energy in the outlet pulsations.

Gemäß der Erfindung ist eine Impulsumwandlungseinrichtung für die aus den Zylindern einer Brennkraftmaschine zu einem mit der Brennkraftmaschine verbundenen Abgasturbolader strömenden Auspuffgase, wobei eine die Auspuffgase der Zylinder über Düsen aufnehmende erste Leitung vorgesehen ist, durch welche die Gase mit hoher Geschwindigkeit strömen und wobei eine zweite Leitung Gase zum Eingang der ersten Leitung zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Leitung über ihre ganze Länge verteilt mehrere Diffusoren abzweigen, die aus dieser ersten Leitung einen Teil der Gase entnehmen und sie mit geringerer Geschwindigkeit in die zweite Leitung abgeben.According to the invention is a pulse conversion device for from the cylinders of an internal combustion engine to one connected to the internal combustion engine Exhaust gas turbocharger flowing exhaust gases, one being the exhaust gases of the cylinder is provided via nozzles receiving first line, through which the gases with high Flowing speed and being a second conduit to the inlet of the gases first Line leads back, characterized in that from the first line via their Distributed along the entire length, several diffusers branch off from this first conduit remove some of the gases and transfer them to the second at a slower rate Hand over line.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß durch die Einführung von Strömen hoher Geschwindigkeit aus der Maschine längs der ganzen ersten Leitung und durch Entnahme von Strömen hoher Geschwindigkeit ebenfalls über die ganze Länge der ersten Leitung diese Leitung nicht mehr einen sich vergrößernden Querschnitt haben muß, sondern über ihre ganze axialeAusdehnung eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche haben kann. Dadurch werden die Ausbildung und auch die Standardisierung von Maschinen, welche eine verschiedene Zahl von Zylindern haben, weitestgehend vereinfacht. Weiterhin wird die mittlere Länge, über welche jedes Stromteilchen mit hoher Geschwindigkeit wandern muß, verkürzt. Infolgedessen werden Reibungsverluste, welche die hauptsächlichsten Verluste der Einrichtung sind, reduziert, und dementsprechend wird die Rückgewinnung der Energie in den Auslaßpulsationen verbessert.The invention achieves that by introducing currents high speed out of the machine along the entire first line and through Withdrawal of high velocity streams also along the entire length of the first Line this line no longer has to have an increasing cross-section, but an essentially uniform cross-sectional area over its entire axial extent may have. This enables the training and the standardization of machines, which have a different number of cylinders, largely simplified. Farther becomes the mean length over which each stream particle moves at high speed must hike, shortened. As a result, frictional losses become the most important Facility losses are reduced and, accordingly, recovery the energy in the outlet pulsations is improved.

Zweckmäßig sollte der rückgeführte Strom, welcher als »Gasschwungrad« wirkt und für die Erzielung der Umwandlung des instationären Impulsstromes in einen stationären Impulsstrorn wichtig ist, nicht weniger als 25 % und nicht mehr als 75 % des Maschinenstroms betragen. Falls dieser rückgeführte Strom zu klein ist, ist die Wirkung des »Gasschwungrades« zu gering; infolgedessen ist die Strömun 'g in der Leitung für hohe Geschwindigkeit nicht stetig genug, und es treten übermäßigeVerluste als Ergebnis der Momentumwandlung auf. Wenn andererseits der rückgeführte Strom zu groß ist, sind die Querschnittsflächen der Leitung für hohe Geschwindigkeit groß, und die Reibungsverluste werden übermäßig hoch. Zusätzlich dazu treten bei der Verteilung und der Wiederbeschleunigung des rückgeführten Stromes überrn äßig hohe Verluste auf. Durch die Erfindung werden die Erfordernisse für optimales Arbeiten erfüllt.The recirculated current, which acts as a "gas flywheel" and is important for converting the unsteady impulse current into a stationary impulse current, should expediently be no less than 25 % and no more than 75 % of the machine current. If this returned current is too small, the effect of the "gas flywheel" is too small; consequently, the Strömun 'g in the line for high speed not steady enough, and there are excessive losses as a result of the torque conversion. On the other hand, if the recirculated current is too large, the cross-sectional areas of the high-speed conduit are large and the frictional loss becomes excessively high. In addition, excessively high losses occur in the distribution and re-acceleration of the recirculated current. The invention fulfills the requirements for optimal work.

Es ist eine Impulsumwandlungseinrichtung für Brennkraftkolbenmaschinen bekannt, bei welcher die Auspuffgase jedes Zylinders in ein Venturirohr strömen und dieVenturirohre hintereinandergeschaltet sind, wobei das in Strömungsrichtung letzte Venturirohr die Abgase teils in eine Turbine und teils in eine Rohrleitung abgibt, durch welche die Gase in das in Strömungsrichtung erste Venturirohr zurückgeführt werden. Bei dieser Einrichtung erfahren die aus den Zylindernkommenden Auspufigase zunächst einevollstär#dige Umwandlung der kinetischen Energie in potentielle ZD Energie und dann wieder eine Umwandlung in kinetische Energie, wodurch große Verluste bedingt sind. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben.It is a pulse conversion device for internal combustion piston engines known in which the exhaust gases from each cylinder flow into a venturi and the venturi tubes are connected in series, in the direction of flow last venturi the exhaust gases partly in a turbine and partly in a pipeline releases through which the gases are returned to the first Venturi tube in the direction of flow will. With this device, the exhaust gases coming from the cylinders experience first a full conversion of the kinetic energy into potential ZD Energy and then again a conversion into kinetic energy, causing great losses are conditional. The invention is described with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Tmpulsumwandlungseinrichtung gemäß der Erfindung, die mit einer Maschine verbunden werden kann, welche eine einzige Reihe von Zylindern hat; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Impulsumwandlungseinrichtung, die zur Verbindung mit zwei Zylinderreihen einer V-Maschine geeignet ist; der Schnitt verläuft nach der gebrochenen Linie 3-3 der Fig. 7; Fig. 4 ist ein abgewickelter Schnitt der Leitung ge- mäß Fig. 3 nach der gebrochenen Linie 4-4 der Fig. 7; Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 ist ein Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 3; Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 7-7 der Fig. 4; Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 8-8 der Fig. 4.Fig. 1 is a longitudinal section through a pulse converter according to the invention which can be connected to an engine having a single row of cylinders; Figure 2 is a cross-sectional view taken on line 2-2 of Figure 1; Fig. 3 is a section through a pulse converting device constructed in accordance with the invention suitable for connection to two rows of cylinders of a V-type engine; the section runs along the broken line 3-3 of FIG. 7; Fig. 4 is a developed section of the conduit is ACCORDING TO FIGURE 3 by the broken line 4-4 of Fig. 7. Figure 5 is a cross-sectional view taken on broken line 5-5 of Figure 4; Figure 6 is a cross-sectional view taken on line 6-6 of Figure 3; Figure 7 is a cross-sectional view taken on broken line 7-7 of Figure 4; FIG. 8 is a cross section taken along broken line 8-8 of FIG. 4.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Leitung ist von derjenigen Art, welche mit einer Maschine verbunden werden kann, die beispielsweise sechs oder acht Zylinder in einer Reihe hat. In Fig. 1 ist das Mittelstück der Leitung weggelassen, um Wiederholungen zu vermeiden. Wie aus den nachfolgenden Ausführungen ersichtlich ist, stellen verschiedeneAbschnitte derLeitung sich mechanisch gleichende Teile dar, und dadurch wird eine verhältnismäßig billige Ausführung und eine Verwendungsmöglichkeit der gleichen Teile bei Maschinen mit verschiedenen Anzahlen von Zylindern ge- schaffen. Die Leitung weist ein zylindrisches Gehäuse2 auf, welches an dem einen Ende 4 geschlossen und an dem anderen Ende 6 zum Auslassen der Maschinenabgase zu der Turbine 8 eines Turboladers offen ist. Der Turbolader kann von beliebiger gewünschter Ausbildung sein. Der Turbolader führt der Maschine zum Arbeiten in üblicher Weise Luft zu. Das Gehäuse 2 ist mit Öffnungen 10 versehen, die so angeordnet sind, daß sie jeweils mit den Auspuffleitungen 12 der verschiedenen Maschinenzylinder in Verbindung stehen.The line shown in Figures 1 and 2 is of the type which can be connected to an engine having, for example, six or eight cylinders in a row. In Fig. 1 , the middle piece of the line is omitted to avoid repetition. As can be seen from the following embodiments provide various sections said power mechanically equal parts is, and thereby a relatively inexpensive design and a possible use of the same parts in machines having different numbers of cylinders provide overall. The line has a cylindrical housing 2 which is closed at one end 4 and open at the other end 6 for discharging the engine exhaust gases to the turbine 8 of a turbocharger. The turbocharger can be of any desired design. The turbocharger supplies the machine with air in the usual way to work. The housing 2 is provided with openings 10 which are arranged so that they are respectively in communication with the exhaust pipes 12 of the various engine cylinders.

Die Öffnungen 10 stehen mit Düsen 14 in Verbindung, welche die Auspuffgae;e aufnehmen und ihre Energie in Strahlen hoher Geschwindigkeit umwandeln, die mit im wesentlichen axialer Richtung in Fig. 1 nach rechts verlaufen. Bei der dargestellten Ausführung ist das Gehäuse 2 durch Bolzen unmittelbar mit den Auslaßöffnungen der Maschine verbunden, und dies trägt wesentlich zum einwandfreien Arbeiten unter Berücksichtigung der nachfolgenden Gesichtspunkte bei.The openings 10 communicate with nozzles 14 in conjunction which the Auspuffgae; extending receive e and convert their energy into high velocity jets of substantially axial direction in Figure 1 to the right.. In the embodiment shown, the housing 2 is connected directly to the outlet openings of the machine by bolts, and this contributes significantly to proper operation, taking into account the following points.

Die Energiemenge, welche aus der Energie der Auspuffpulsationen wiedergewonnen werden kann, hängt in einem sehr erheblichen Ausmaß von dem Volumen der Leitungen zwischen der Stelle, an welcher die Auspuffgase aus einem Zylinder abgegeben werden, und der Stelle ab, wo die Energieumwandlung erfolgt. Falls dieses Volumen groß ist, wird die Energie derAuspuffpulsationen durch einen Füllkammereffekt zerstreut, während, wenn es sehr klein ist, eine gute Energierückgewinnung erreicht werden kann. Bei einer üblichen Abblasanlage sind lange Anspuffzweigleitungen unvermeidbar, und daher wird eine verhältnismäßig schlechte Rückgewinnung der Energie der Auspuffpulsationen erhalten (zusätzlich zu den Verlusten, welche sich aus dem Leeren und Füllen der feststehenden und rotierenden Turbinenkanäle ergeben). In Übereinstimmung mit der Erfindung können die vorgenannten kritischen Volumina der Auspuffleitungen zu einem absoluten Minimum gebracht werden, woraus sich eine gute Rückgewinnung der Energie in den Auspuffpulsationen ergibt, trotz der Tatsache, daß diese Rückgewinnung vermittels eines Prozesses erfolgt, welcher relativ große Verluste zufolge der Impulsumwandlung', der Diffusion und der Wiederbeschleunigung mit sich bringt.The amount of energy recovered from the energy of the exhaust pulsations depends to a very considerable extent on the volume of the ducts between the point at which the exhaust gases are discharged from a cylinder, and the place where the energy conversion takes place. If this volume is large, the energy of the exhaust pulsations is dissipated by a filling chamber effect, while if it is very small, good energy recovery can be achieved. at In a conventional blow-off system, long branch lines are unavoidable, and therefore becomes a relatively poor recovery of the energy of the exhaust pulsations received (in addition to the losses resulting from emptying and filling the fixed and rotating turbine ducts). In accordance with the Invention, the aforementioned critical volumes of the exhaust lines to one absolute minimum, resulting in good energy recovery in the exhaust pulsations, in spite of the fact that this is by means of recovery a process takes place which results in relatively large losses due to the momentum conversion ', of diffusion and re-acceleration.

Die Teile 16 der Düsenwandungen, welche von den Öffnungen 10 am weitesten entfernt liegen, gehen sanft in Wandungen 18 über, welche ihrerseits sanft in die Teile 20 der Düsenwandungen übergehen, die den Öff- nungen 10 benachbart liegen. Wandungen 22 schaffen in Verbindung mit den Wandungen 16 und 18 Gasleitungen 24, während außerhalb dieser Wandungen 22 sich weitere Wandungen 26 befinden, welche in die Wandungen 22 übergehen und Diffusorleitungen 28 schaffen, deren Abgabeenden mit 30 bezeichnet sind. Außerhalb dieser Leitungen 28 befindet sich die Leitung 32 innerhalb des Gehäuses 2.The parts 16 of the nozzle walls which are furthest away from the openings 10 merge gently into walls 18 , which in turn merge gently into the parts 20 of the nozzle walls which are adjacent to the openings 10 . Walls 22 create, in connection with the walls 16 and 18, gas lines 24, while outside these walls 22 there are further walls 26 which merge into the walls 22 and create diffuser lines 28 , the discharge ends of which are denoted by 30 . Outside these lines 28 , the line 32 is located inside the housing 2.

Die beschriebene Ausführung geht insbesondere aus dem Schnitt gemäß Fig. 2 hervor, welche clie Zuordnung der verschiedenen Leitungen wiedergibt. Die vorstehende Beschreibung trifft auf diejenigen Leitungen zu, die mit allen Zvlindern der Maschine, mit Ausnahme der beiden ersten, verbunden sind. Bei dem ersten Zvlinder, der in Fig. 1 am weitesten links liegt, schJft eine Wandung 34 eine Leitung 36, welche Gas aufnimmt, das in die Leitung 32 zurückgeführt wird, und die Leitung 36 gibt in eine Leitung 40 ab, welche durch eine Wandung 38 begrenzt ist. Aus der letzten der Leitutigen 24 gelangen die Gase in einen Diffusor 44, welcher durch eine divergierende Wandung 42 geschaffen ist. Der Diffusor 44 gibt die Gase in das rechte Ende (Fig. 1) des Gehäuses 2 und in die Eingangsleitung der Turbine 8 ab.The embodiment described can be seen in particular from the section according to FIG. 2, which shows the assignment of the various lines. The above description applies to those lines that are connected to all cylinders of the machine, with the exception of the first two. In the first Zvlinder which lies in Fig. 1 leftmost schJft a wall 34 a line 36, which receives gas, which is recycled into the conduit 32 and the conduit 36 emits into a conduit 40 which through a wall 38 is limited. From the last of the ducts 24, the gases pass into a diffuser 44, which is created by a diverging wall 42. The diffuser 44 emits the gases into the right-hand end (FIG. 1) of the housing 2 and into the inlet line of the turbine 8 .

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß eine wesentliche Vervielfältigung der verwendeten Elemente eintritt; die Wandungen sind zweckmäßig miteinander verschweißt, so daß richtig miteinander verbundene Leitungen gebildet werden, um den folgenden Arbeitsvorgang durchzuführen.From Fig. 1 it can be seen that there is a substantial duplication of the elements used; the walls are expediently welded together so that properly interconnected lines are formed in order to carry out the following operation.

Wenn angenommen wird, daß die Einrichtung arbeitet, dann treten Gase, die mit verhältnismäßig kleiner Geschwindigkeit durch die Leitung 32 zurückströmen (von rechts nach links gemäß Fig. 1) in die Leitung 36 ein, wo sie auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, und strörnen dann in die Leitung 40, in der sie sich mit den Gasen vereinigen, die aus der am weitesten links liegenden Düse 14 herausströmen. Der dieLeitung 40 verlassende Gasstrom teilt sich dann. Ein Teil der Gase strömt in den ersten Diffusor 28, in welchem ihre Geschwindigkeit mit entsprechendem Druckanstieg reduziert wird und aus welchem sie in die Leitung 32 abgegeben werden. Der Rest der Gase strömt in die ain weitesten links dargestellte Leitung 24, wo sie sich mit Gasen vereinigen, die aus der zweiten Düse 14 austreten. Der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt sich dann über die Zwischenteile des Impulsumwandlers, die eine Reihe von Aufbauteilen umfassen, welche zwischen den LinienA und B angedeutet sind; ein Teil der Gase in jedem Zwischenteil wird durch einen entsprechenden Diffusor 28 abgegeben, während der Rest der Gase in die nächste Leitung 24 strömt. Schließlich gibt die letzte Leitung 24 ihre Gase in den Diffusor 44 ab, welcher außerdem Gase aus der letzten Düse 14 aufnimmt. Von den Gasen, welche in die Leitung32 gelangen, wird ein Teil an die TurbineS abgegeben, während andere Teile dieser Gase an der Rückströmung durch die Leitung 32 (in Fig. 1 nach links) teilnehmen. Die Geschwindigkeiten in der Leitung 32 sind klein, und der Gesamtstrom unterteilt sich autoinatisch in den abgegebenen Strom und in den nochmals umlaufenden Strom, wobei die Größe aller mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit durchströmten Leitungen gemäß den Erfordernissen des normalen Arbeitens der Maschine gewählt ist, Die Leitungen 40 und 24 bilden einen kontinuierlichen Durchgang mit etwa konstanter Querschnittsfläche, wobei wenigstens die aufeinanderfolgenden Leitungen 24 im wesentlichen gleiche Größenabmessungen haben, und dies ist zufolge der Tatsache zulässig, daß das Gas, welches sich sonst ansammeln könnte, durch die aufeinanderfolgenden Diffusoren 28 abgeführt wird. Beim Arbeiten wird eine hohe Geschwindigkeit (die etwa gleichbleibend ist) in den Leitungen 36, 40 und 24 aufrechterhalten. Diese hohe Geschwindigkeit wird durch die Wirkung der Gase erzeugt und aufrechterhalten, die aus den Düsen 14 austreten, die je einem Maschinenzylinder zugeordnet sind, und daher die Maschinenauspuffgase interrnittierend abgeben. Wahrend der Anfangsperiode der Abgabe (welche der sogenannten Abblasperiode des bet treffenden Zylinders entspricht) ist die Geschwindigkeit sehr hoch, d. b. viel höher als die mittlere Geschwindigkeit in den Leitungen 36, 40 und 24. Während des Restes der Arbeitsperiode einer der Düsen 14 (entsprechend der Spül- periode des betreffenden Zylinders) ist die Abgabegeschwindigkeit kleiner. Da die Leitungen 36, 40 und 24 für hohe Geschwindigkeit mit der Leitung 32 für niedrige Geschwindigkeit über die Diffusion 28 und 44 in Verbindung stehen, herrscht der gleiche Gesamtdruck sowohl in den Leitungen für hohe Geschwindigkeit als auch in der Leitung für niedrige Geschwindigkeiten, jedoch ist der statische Druck in den Leitungen für hohe Geschwindigkeit viel kleiner als der statische Druck in der Leitung 32. Das Ergebnis ist, daß während der Spülperioden der Maschinenzylinder in den Zylinderauspuffleitungen ein niedriger Druck vorhanden ist, welcher den notwendigen Druckabfall für die Strömung durch die Maschine schafft, selbst wenn der Luftüberdruck an den Einlaßöffnungen der schinenzylinder verhältnismäßig niedrig ist. Gleichzeitig erhält, da der statische Druck in der Leitung 32 relativ hoch ist, die Turbine zu ihrem Arbeiten hohen Druck trotz des niedrigen Rückdruckes, gegen welchen die Maschine arbeitet. Der Unterschied zwischen den: Turbineneinlaßdruck- und dem Maschinenrückdruck ergibt sich aus der Umwandlung der Abblasenergie (dm ist die Energie in den Auspuffpulsationen) in einen Druckanstieg. Weiterhin werden zufolge der stattfindenden Gasrückführung die Impulse, welche sich aus den Zylinderauspuffen ergeben, wirksam geglättet, so daß der Fluß zur Turbine 8 im wesentlichen gleichförtnig, d. h. stetig ist, was zur Erreichung des maximalen Turbinenwirkungsgrades am besten geeignet ist.If it is assumed that the device is working, then, enter gases with relatively low velocity flow back through line 32 (from right to left in FIG. 1) where they are accelerated to a high velocity in the conduit 36, and strörnen then into line 40 where they combine with the gases flowing out of the leftmost nozzle 14. The gas flow exiting line 40 then splits. Some of the gases flow into the first diffuser 28, in which their speed is reduced with a corresponding increase in pressure and from which they are discharged into the line 32. The remainder of the gases flow into the line 24 shown on the furthest left, where they combine with gases emerging from the second nozzle 14. The process described above is then repeated over the intermediate parts of the pulse converter which comprise a series of structural parts which are indicated between lines A and B; some of the gases in each intermediate part are discharged through a corresponding diffuser 28 , while the remainder of the gases flow into the next line 24. Finally, the last line 24 releases its gases into the diffuser 44, which also receives gases from the last nozzle 14. Some of the gases which get into the line 32 are released to the turbine S, while other parts of these gases take part in the return flow through the line 32 (to the left in FIG. 1). The velocities in the line 32 are small and the total flow is automatically divided into the delivered flow and the recirculating flow, the size of all the high-speed and low-speed lines being selected according to the requirements of normal operation of the machine Lines 40 and 24 form a continuous passageway of approximately constant cross-sectional area, at least the successive lines 24 being substantially equal in size, and this is permissible due to the fact that the gas which might otherwise accumulate is evacuated through the successive diffusers 28 . When working, a high speed (which is approximately constant) is maintained in lines 36, 40 and 24. This high speed is generated and maintained by the action of the gases which emerge from the nozzles 14, which are each assigned to an engine cylinder, and which therefore emit the engine exhaust gases intermittently. During the initial period of delivery (which corresponds to the so-called blow-off period of the cylinder in question) the speed is very high, i.e. b. much higher than the average speed in lines 36, 40 and 24. During the remainder of the working period of one of the nozzles 14 (corresponding to the flushing period of the cylinder in question), the delivery speed is lower. Since the high speed lines 36, 40 and 24 communicate with the low speed line 32 via diffusion 28 and 44, the total pressure in both the high speed and low speed lines is the same, however the static pressure in the high speed lines is much less than the static pressure in line 32. The result is that during the engine cylinder scavenging periods there is a low pressure in the cylinder exhaust lines which creates the necessary pressure drop for flow through the engine , even if the excess air pressure at the inlet openings of the machine cylinders is relatively low. At the same time, since the static pressure in the line 32 is relatively high, the turbine receives high pressure to operate in spite of the low back pressure against which the machine is working. The difference between the: turbine inlet pressure and the machine back pressure results from the conversion of the blow-off energy (dm is the energy in the exhaust pulsations) into a pressure increase. Furthermore, as a result of the gas recirculation taking place, the pulses which result from the cylinder exhausts are effectively smoothed out so that the flow to the turbine 8 is essentially uniform, i. H. continuous is what is best suited to achieve maximum turbine efficiency.

Es ist erkennbar, daß das mit hoher Geschwindigkeit aus einer der Düsen 14 austretende Gas im Mittel einen verhältnismäßig kurzen Weg zum Strömen mit hoher Geschwindigkeit durch die Leitungen 36, 40 und 24 hat, woraus sich eine Verringerung der Reibungsverluste ergibt. Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen früher vorgeschlagenen Ausführung ist es nicht notwendig, daß die Gesamtheit der Gaise einer Drucksteigerung in einem einzigen Diffusor unterworfen wird, und das gesamte Diffusorvolumen setzt sich aus den Volumina der einzelnen Diffusoren 28 und dem Volumen des Enddiffusors 44 zusammen. Infolgedessen kann der Diffusor 44 verhältnismäßig kleine Größenabmessungen gemäß vorstehender Beschreibung haben, und der gesamte Impulsumwandler kann für eine be- sondere Maschine, die unter ihren normalen Bedingungen arbeitet, leicht so dimensioniert werden, daß der rückgeführte Strom, wie oben ausgeführt, in dem gewünschten Verhältnis steht, d. h. nicht mehr als 75% und nicht weniger als 25 11/o des Maschinenstromes beträgt. Falls er innerhalb dieser Grenzen gehalten wird, wird ein annähernd stetiger Fluß gewährleistet, ohne daß übermäßige Verluste bei dem Verteilen und Wiederbeschleunigen des zurückgeführten, erneut umlaufenden Stromes auftreten.It can be seen that the gas exiting at high speed from one of the nozzles 14 has, on average, a relatively short path to flow at high speed through the lines 36, 40 and 24, which results in a reduction in the friction losses. In contrast to the previously proposed embodiment described at the outset, it is not necessary for the totality of the gaise to be subjected to a pressure increase in a single diffuser, and the total diffuser volume is composed of the volumes of the individual diffusers 28 and the volume of the end diffuser 44. As a result, the diffuser 44 have relatively small size dimensions as described above, and the entire pulse transformers may be for a loading sondere machine operating under their normal conditions, be easily dimensioned such that the recycle stream, as explained above, in the desired ratio stands, ie not more than 75% and not less than 25 11 / o of the machine current. If it is kept within these limits, an approximately steady flow is ensured without excessive losses occurring in the distribution and re-acceleration of the returned, recirculating current.

In den Fig. 3 bis 8 ist ein Impulsumwandler dargestellt, der demjenigen gemäß den Fig. 1 und 2 grundsätzlich entspricht, der jedoch zur Verwendung in einer Maschine, die zwei Reihen von Zylindern hat, vorgesehen ist. Die in den Fig. 3 bis 8 dargestellte Einrichtung ist beispielsweise für eine Maschine mit 16 Zy- lindern geeignet, wobei je acht Zylinder in jeder der beiden Reihen angeordnet sind. Die verschiedenen Schnittansichten gebendieEinzelheitenderAusführung wieder und zeigen, wie die verschiedenen Leitungen einschließlich der Diffusoren ausgebildet sind. In den Fig. 3 und 4 ist wieder der mittlere Teil der Einrichtung weggelassen, da er nur eine Wiederholung der dargestellten Teile brächte. 3 to 8 show a pulse converter which basically corresponds to that according to FIGS. 1 and 2, but which is intended for use in a machine which has two rows of cylinders. The device illustrated in Figs. 3 to 8, for example, for a machine with 16 ZY alleviate suitable, with eight cylinders are arranged in each of the two rows. The various sectional views show the details of the construction and show how the various ducts, including the diffusers, are formed. In FIGS. 3 and 4, the central part of the device has again been omitted, since it would only bring the parts shown a repetition.

Das Gehäuse 46 ist an seinem einen Ende 48 ge- schlossen und an seinem anderen Ende bei 78 offen, um Gase in die Einlaßleitung der Turbine 50 eines Turboladers abzugeben. Anschlußstutzen 52 bzw. 54 nehmen Gase aus den Auspuffleitungen der Zylinder der beiden Reihen auf, die bei 56 und 58 angedeutet sind. Während der Abblasperiode geben Düsen 60 bzw. 62 die aus den Zylindern aufgenommenen Gase in Form von Strahlen hoher Geschwindigkeit in Leitungen 64 ab, welche axial in Ausrichtung miteinander liegen, und welche die Leitung für hohe Geschwindigkeit des Impulsumwandlers bilden. An ihren Enden 66 geben die Leitungen 64 Teile der Gase in Diff usoren 68 ab, welche so geformt sind, wie dies aus den Fig. 3, 7 und 8 ersichtlich ist. Die Diffusorleitungen sind divergent ausgebildet, um eine Umwandlung von Geschwindigkeit in Druck zu ermöglichen. Die Diffusoren geben die Gase in eine Leitung 70 ab, in welcher eine Gasrückführung nach rechts (bei Betrachtung der Fig. 3 und 4) stattfindet, wobei die rückgeführten Gase wieder in die Leitung für hohe Geschwindigkeit durch eine konvergierende Aufnahmeleitung 72 eintreten. Die letzte Leitung 64 und die letzte Düse 60, die in den Fig. 3 und 4 am weitesten links liegen, geben die Gase in einen Diffusor 74 von divergenter Form ab, welcher mit einem Zerteilerkonus 76 versehen ist. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist auch bei dieser abgeändertenAusführungsform eine erheblicheWiederholung der die Leitungen bildenden Teile vorhanden, und diese Wiederholung ist durch die Tatsache möglich, daß die Gase zufolge ihrer Abgabe durch die über die ganze Länge verteilten verschiedenen Diffusoren hindurch sich nicht längs der Länge des Umwandlers ansammeln. Die Arbeitsweise und die Vorteile sind die gleichen wie diejenigen, die in Verbindung mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform beschrieben warden. Auch in diesem Falle kann eine zweckentsprechende Dimensionierung für die besonderen Bedingungen des Arbeitens der Maschine leicht erreicht werden, um einen gewünschten, erneut umlaufenden Strom innerhalb des Bereiches von 25 bis 75% des Maschinenstromes zu gewährleisten.The housing 46 is closed at its one end 48 charged and open at its other end at 78, to gases in the inlet duct of the turbine to deliver 50 of a turbocharger. Connection pieces 52 and 54 take on gases from the exhaust lines of the cylinders of the two rows, which are indicated at 56 and 58. During the blow-off period, nozzles 60 and 62, respectively, discharge the gases received from the cylinders in the form of high velocity jets in conduits 64 which are axially in alignment with one another and which form the high speed conduit of the pulse converter. At their ends 66 , the lines 64 give off parts of the gases in diffusers 68 which are shaped as shown in FIGS. 3, 7 and 8 . The diffuser lines are designed to be divergent in order to enable a conversion from velocity to pressure. The diffusers discharge the gases into conduit 70 which recirculates gas to the right (when viewing FIGS. 3 and 4) with the recirculated gases re-entering the high velocity conduit through a converging intake conduit 72. The last line 64 and the last nozzle 60, which are furthest to the left in FIGS. 3 and 4, emit the gases into a diffuser 74 of divergent shape which is provided with a splitter cone 76 . As can be seen from the figures, in this modified embodiment, too, there is a considerable repetition of the parts forming the ducts, and this repetition is made possible by the fact that the gases, as a result of their release through the various diffusers distributed over the entire length, do not move along the length of the duct Accumulate length of transducer. The operation and advantages are the same as those warden described in connection with the embodiment shown in Figs. 1 and 2 embodiment. In this case, too, appropriate dimensioning for the special working conditions of the machine can easily be achieved in order to ensure a desired, recirculating current within the range of 25 to 75% of the machine current.

Es ist ersichtlich, daß verschiedene Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen getroffen werden können, ohne daß dadurch die Erfindung umgangen wird.It will be seen that various changes may be made to those described Embodiments can be made without thereby circumventing the invention will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Pulse conversion device for the exhaust gases flowing from the cylinders of an internal combustion engine to an exhaust gas turbocharger connected to the internal combustion engine, a first line receiving the exhaust gases of the cylinders via nozzles being provided through which the gases flow at high speed and with a second line gases to the inlet of the first line leads back, characterized in that from the first conduit (40, 24) distributed over its entire length a plurality of diffusers (28,44) branch off from said first conduit (40, 24) withdraw a portion of the gases and with overall lower speed into the second line (32) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the number of diffusers (28, 44) corresponds to the number of nozzles (14). 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the diffusers (28, 44) are designed so that they receive the gases from the first or high-speed line (40,24) without the direction of the flow to change noticeably in this line. 4. Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the last diffuser (44), seen in the direction of flow, is essentially in axial alignment with the first or high-speed line (40, 24). 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first or high-speed line (40,24) has a substantially constant cross section over its entire length. Publications considered: German Patent Nos. 737 396, 305 111; Swiss Patent No. 221 690; U.S. Patent No. 2,406,656.