SE446114B - Anordning vid en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

8D068Û8-3 TO En anordning enligt uppfinningen vid en motor med minst en cylinder försedd med ventilstyrda in- och ut- loppsöppningar i ett cylindern tillslutande lock känneteck- nas av ett i locket utformat hålrum, med väsentligen cylin- drisk form, vilket står i förbindelse med in- och utlopps- öppningarna via kanaler, samt ett i hålrummet införbart aggregat omfattande en i ett hus innesluten rotor med ett turbinhjul och ett kompressorhjul på en gemensam axel var- vid åtminstone en av hålrummets ändgavlar utgörs av ett löstagbart element och huset i övrigt är inrättat att in- föras och hållas i driftläge med rotoraxeln väsentligen parallell med hålrummets längdsymmetriaxel.

Ytterligare kännetecken kommer att framgå av efterföljande beskrivning och patentkrav.

Uppfinningen kommer att beskrivas i det föl- jande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig. 1 visar en tvärsektion genom övre partiet av en för- bränningsmotor, vars cylinderlock innesluter ett uppladdningsaggregat med tvärgående överliggande placering, Fig. 2 är en plansektion genom en del av cylinderlocket på samma_motor visande det cylínderpar, som aggre- gatet betjänar, ' Fig. 3 visar en plansektion genom en del av ett cylinder- lock med alternativt utförande, där aggregatet är orienterat vertikalt och placerat i lockets ena sidoparti, Fig. Ä visar en tvärsektion genom övre delen av ytterli- gare en motor med sidoplacerat aggregat oriente- rat i cylinderlockets längdriktning, Fig. 5 visar en plansektion genom cylinderlocket för en 4-cylindrig motor med två i locket inbyggda agg- regat och Fig. 6 visar ett vertikalsnitt genom motorn enligt Fig. 5.

Av Fig. 1, som visar en tvärsektion genom en förbränningsmotor, framgår övre partiet av ett cylinder- ”block 10 respektive en kolv 11, samt ett cylinderlock 52.

Snittet har trappstegsform och linjen H1 - H1 markerar den horisontella snittytan. De vertikala snittytorna under, respektive över linjen H] - HI är lagda utefter linjerna V1 - V] rerspekuivm-s V2 - V2 i lfigy. .'., som visar ett, hori- sontellt snitt lagt genom linjen H2 - Hp i F13- 1- 8006808-3 På ritningarna i Fig. 2 och Fig. 3, där tvâ på varandra följande cylindrar i motorblocken antytts med streckade cirklar betecknade J, Il resp. Ill, IV, har motorkomponenter med samma funktion men tillhörande olika cylindrar givits samma grundbeteckning och särskiljs i stället genom indicering med respektive cylinderbeteck- ning; .

Cylinderlocket 12 omfattar på vanligt sätt en inloppsventil 13 och en avgasventil Iä i anslutning till varje cylinder, Dessa reglerar i locket utformade in- resp. utströmningskanalers 15, 16 in- och utlopp i ett förbränningsrum 17. Kanalerna förbinder förbrännings- rummet med ett likaledes i cylinderlockets utformat hål- rum 18, som är inrättat att ínnesluta ett s k uppladd- nings- eller turboladdningsaggregat 19. Aggregatet,som är utformat som en i hålrummet införbar insats, kommer att beskrivas närmare nedan.

Vid den i Fig 1 och 2 visade utförandeformen är uggregatvt I9 anordnat för anslutning till två i motor- blocket angränsande cylindrar I, ll och hålrummet 18 ut- format tvärs cylinderlocket 12 ungefärligen mitt emellan de båda underliggande cylindrarna.

Ventilerna 13, lä är anordnade i ett med hål- rummets centerlinje väsentligen parallellt vortikalplan.

Härigenom får kanalerna 15, 16 en enkel och ur strömnings- synpunkt fördelaktig sträckning samtidigt som ett till- räckligt utrymme (flcylinderdiametern) för aggregatet skapas mellan ventilskaften med bibehållande av en tät cylinder- placering.

Ventilarrangemanget är av i och för sig känt slag och motorn förses lämplišen med en konventionell nåverkningsmekanism (ej visad) omfattande två överllggando kamaxlar, alternativt en central kamaxel och två vippställ.

Aggregatet 19 inrättas företrädesvis för axiollt tilLopp respektive radío1IL avlopp vid kompressor- delen och radiellt tillopp respektive axiellt avlopp vid àoossos-3 turbindelen. En generellt föredragen utförandeform med driftklart aggregat framgår av Fig. 1. I Fig} 2 visas hålrummet öppnat med enbart turboinsatsen.

Hålrummet 18 är vid detta utförande cylind- -riskt och helt öppet vid ändpartierna. Inströmmningska- nalerna 15 respektive utströmmningskanalerna 16 vid de båda cylindrarna I, II löper samman till en ut- respek- tive inloppssnäcka 20, 21 i hålrummets väggmantel.

Snäckorna står öppna mot hâlrummet genom varsin runtom löpande spalt 22,23. - Aggregaten 19 omfattar en rotor med ett kompressorhjul 2Ä och turbinhjul 25 på en_gemensam mel- lanliggande axel 26. Rotorn är lagrad i ett hus 27, som är format som en rotorn omslutande, central kropp med två runtomgående, mot spalterna 22, 23 inpassbara, ra- diellt utskjutande partier 28, 29, vilka är inrättade såsom ut- respektive inloppspassager. Inloppspassagen vid turbindelen är, som schematiskt antytts,försedd med ledskenor 30. Även utloppspassagen vid kompressordelen är, såsom visats på ritningen, försedd med ledskenur 31.

Dessa är då inrättade för diffusorverkan. I vissa fall kan man av utrymmesskäl nöja sig med enbart spiralhus (snäcka) vid turbin respektive kompressor. Rotorn är lagrad vid axelpartiet 26. Lämpligen inrättas axeln och den omgivande husdelen för s.k. luftlagring, såsom sche- matiskt visats och betecknats 32.

I Lämpligen görs det ovan beskrivna principut- förandet av huset 27 i form av ett rotationssymmetriskt skal, såsom framgår av Fig. 1 och 2. De utskjutande par- tierna 28, 29 utgörs vart och ett av två ringformade skivelement, vilka kommer att anligga mot hålrumsväggen på var sin sida om respektive spalt 22,23. Mellan skiv- elementen löper ledskenorna 30, 31 som således även sammanhåller de yttre husdelarna med den axeln 26 om- givande husdelen.

Såväl hela rotorn som hus kan med fördel fill- verkas i keramiskt material. Huset utformas lämpligen i två halvor med en i axialplanet Löpande sammanfogningsytn 8006808-3 »T varvid rotorn tillverkas i ett stycke. Husdelarna monte- ras samman med lämplig känd teknik, t.ex. medelst klammer eller genom en limfog.

Aggregatet 19 är í beskrivningsexemplet in- rättat så att det hålls i driftläge , när anslutninge- flänsar 33, Bh vid ett avgasrör, respektive en förgasare eller luftrenare vid direktinsprutad motor (alternativt mellanliggande grenrör) monteras fast vid hålrummets öppna ändpartier. Om hålrummet utformas väsentligt längre än aggregatet används en avgasdiffusor 35, respektive en ínloppsdysa 36 i form av i hålrummet införpara insatser, såsom dístanselement mellan aggregatet och anslutnings- flänsarna. Hâlrummet kan även ges en mot aggregatet sva- rande längd, varvid ovannämnda anslutningselement 33, Bh formas med dys- respektive diffusorgeometri.

I Fig. 3 och Ä visas två alternativa utföran- Vdeformer av Cylinderlock enligt uppfinningen samtidigt som en kompletterande bild av uppladdningsaggregatet fås.

Båda cylinderlocken ärïidetta fall inrättade för ovan be- skrivna typ av turboinsats, vars utformning här framgår genom snitt i radialplanet vid kompressordelen i Fíg. 3, respektive turbindelen i Fíg. Å. Ovan använda beteckningar på aggregatets komponenter har bibehållits.

Av Fig. 3 framgår en del av ett cylinderlock 40. Två närliggande cylindrar är betecknade III, IV. Ett hålrum Ä1 är här utformat i lockets ena längsgående sido- parti på sådant sätt, att aggregatet 19 i infört läge har 'rotoraxeln 26 parallell med cylíndrarnas längdsymmetri- axel. Aggregatet betjänar även i detta fall två cylindrar och hålrummet är ungefärligen symmetriskt placerat med avseende på dessa. Vid denna utförandeform arrangeras inlopps- ÄB och avgasventi] ÅS vid respektive cylinder lämpligen í ett gemensamt längsgående vertikalplan. In- 'respektive utströmningskanaler ÄH, 45 med tillhörande snäckor H0, R? är ntformadu på att sätt motsvarande det ovan beskrivna. 8006808-3 I Fig. H är ett cylinderlock 50 visat~ Locket är även här utformat med ett hålrum 51 i dess ena lång- sida, men liggande, dvs. aggregatet har 1 infört läge ro- toraxeln 26 riktad i motorns längdriktning. Cylinder- locket är här visat mer komplettooh tillsammans med en avgasventil 52 med tillhörande utströmningskanal 53 och lnloppssnäcka 5ü framgår även en överliggande kamaxel 55 och ett tändstift 56 vid en cylinder V. _ Fíg. 5 och 6 visar horisontal- resp. verti- kalsnítt genom en Ä-cylindrig motor, där två turboaggre- gat 60 är inmonterade i horisontella, tvärgående passager i det för samtliga cylindrar gemensamma locket 61. Aggre- gatens kompressorer är anslutna till en lufttillförsel- låda 2 försedd med insprutare 63 för bränsle. Inspruta- rens placering före inloppet till kompressorerna säker- ställer en god inblandning av bränslet i den tillström- mande luften. Detta är speciellt värdefullt då man använ- der andra bränslen än dem som hittils använts i förgasar- motnrer, t.ex. metanol eller kolpulvor i uppslammad eller gel-form.

Avgaserna från aggregatens turbínsidor sam- las i en låda óü, i vilken en brännkammare 65 med inspru- tare 66 och tändanordning 67 är inmonterad. I avloppet från brännkammaren är en andra gastprbin 68 inmonterad.

Denna kan genom icke visad transmission och frihjul sam- mankopplas med motorns vevaxel, eller inrättas att driva en elgenerator eller svänghjulsackumulator.

Under körning då lågt effektuttag behövs kan man lagra energi i batterier eller i svänghjulet, för uttag vid tillfällen då större effektuttag blir erfor- derligt.

Cylinderlocken i de beskrivna ulförandolor- merna kan utföras vätske- eller luftkylda. Vid sistnämn- da teknik kan lämpligen keramik användas även för looken. _Konstruktionen med inbyggda turboaggregat ger stor frihet att på känt sätt stänga av delar av ventil- och/eller bränsleinsprutningsmekanismerna för förbättring av del- lastekonomin. 8006808-3 \3 Den visade aggregattypen anses vara den mest lämpade, men man kan även använda enheter av deplace- mentstyp, t.ex. med Ving-rotorer. .-......,-...-.._...... w ........ -......_----m~_._--v----- > -^ - ~

Claims (1)

1. 8006808-3 8 PATENTKRAV J. Anordning vid en förbränningsmotor med minst en cyLíudur (I - V) försedd med av ventiler (13,14; 42,43; 52) styrda in- och utloppsöppningar i ett .cylindern tillslutande lock samt med avgasturbíndriven spolluftkompressor, k ä n n e t e c k n a d av ett i locket (12, #0, 50) utformat hålrum (18, 41, 51), med väsentligen cylindrisk form, vilket står i för- bindelse med in- och utloppsöppningarna via kanaler (15, 16; 1411, 1:5; 1373), samt. I ett i hälrummet införbart aggregat (19) omfattande en l ett hus (27) innesluten rotor med ett turblnhjul (25) och ett kompressorhjul (ZH) på en gemensam axel (26) varvid åtminstone en av hålrummets ändgavlar utgörs av ett löstagbart element (33, 3A) och huset 1 övrigt är inrättat att införas och hållas i driftläge med F0- toraxeln väsentligen parallell med hålrummets längdsym° metriaxel. _ _ _ _ U ' Anordning enlxflt patvntkrnvøt 1, k a n ~ n e t e c k n a d därav, att hålrummet (18) är utformat så att aggregatet (19) i infört läge har rotoraxeln (26) riktad vinkelrätt mot ansluten cyiinders (1, 11) 1ängd~ symmetriaxel, och i motorns tvärriktning. 3. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att hålrummet (M1) är utformat _så att aggregatet (19) i infört läge har rotoraxeln (26) riktad parallellt med, respektive förskjuten i sidled relativt ansluten cylinders (III, IV) längdsymmetriaxel. 4. Anordning enligt något av patentkraven 2 eller 3, k ä n n t e c k n a d därav, att hålrummet (18; 41) är utformat så att aggregatet (19) i infört läge har rotoraxeln (26) belägen symmetriskt med avseende på *två angränsande cylindrar (I, JT; III, IV). 9 eoossos-5 5. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att hâlrummet (51) är utformat så att aggregatet (19) i infört läge har rotoraxeln (26) rik- _tad vinkelrätt mot ansluten cylinders (V) längdsymmetri- axel, och i motorns längdriktning. 6. Anordning enligt något av föregående pa- tentkrav, där kompressorhjulet (2ü) resp. turbinhjulet (25) är inrättade för axiell respektive radiell anström- ning och radiell respektive axiell avströmning, k ä n - n e t e c k n a d därav, att i hålrummets (18) väggman- tel utformade ut- och inloppssnäekor (20, 21) står öpp- na mot halrummet medelst var sin runtomlöpande spalt (22, 23), varvid huset (27) är format som en central kropp med två mot spalterna inpassbara, radiellt ut- skjutande, runtomgående partier (28, 29) inrättade såsom ut- resp. inloppspassager, av vilka åtminstine inlopps- passagen är försedd med ledskenor (30). 7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n - n e t e c k n a d därav, att utloppspassagen är försedd med diffusorverkande ledskenor (31). 8. Anordning enligt patentkravet 6 eller 7, k äln n e t e c k n a d därav, att rotorn (QÄ-26) är for- mad i ett stycke och att huset (27) är format av två i axialplanet hopfogningsbara halvor, samt att bade hus och rotor är formade av keramiskt material. 9. Anordning enligt något av föregående pa- tentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att cylinder- locket är format av keramiskt material.