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DE2934287A1 - Supercharger for vehicle IC engine - uses exhaust gases to drive bladed double rotor to compress air variably - Google Patents

Supercharger for vehicle IC engine - uses exhaust gases to drive bladed double rotor to compress air variably

Info

Publication number
DE2934287A1
DE2934287A1 DE19792934287 DE2934287A DE2934287A1 DE 2934287 A1 DE2934287 A1 DE 2934287A1 DE 19792934287 DE19792934287 DE 19792934287 DE 2934287 A DE2934287 A DE 2934287A DE 2934287 A1 DE2934287 A1 DE 2934287A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
walls
exhaust gases
drive
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792934287
Other languages
German (de)
Inventor
Ernst Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Kickbusch
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/077—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having toothed-gearing type drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F01C1/07—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them having crankshaft-and-connecting-rod type drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

The supercharger for an internal combustion engine uses a combined rotary and oscillating action. The exhaust gases drive a double rotor while expanding which compresses the fresh air sucked in. The rotor has radial blades which form cells which change their volume in a sequence which allows the combustion gases to expand. This change in volume is controlled by two concentric shafts which are connected with elliptical gearwheels or a crank drive which give the periodic change in volume. Where elliptical gearwheels are used double gearwheels are mounted on spindles rotating around central gearwheels and supported inside an oscillating cage. They drive one set of blades to expand the exhaust gases with another set of blades alongside on the same drive shaft to compress the fresh air.

Description

Dipl.Ing. Ernst Kickbusch - Heew?rsrweg 'dS—iooo BerliH-Φ?Dipl.Ing. Ernst Kickbusch - Heew? Rsrweg 'dS —iooo BerliH-Φ?

Rotations-Schwinglader für Verbrennungskraftmasehinen.Rotary swing loader for internal combustion engines.

Die Erfindung betrifft eine rotierende Verdrängermaschine mit den Hauptteilen Rotor und Gehäuse als, vorzugsweise freifahrender, Abgaslader für Verbrennungskraftmaschinen, bei der expandierende Motorabgase den Rotor in Drehung versetzen und ihre Energie direkt beim Ansaugen und bei der Verdichtung der Ladeluft umsetzen, bei der gleichsinnig umlaufende Radzellen durch etwa radial und in Längsrichtung verlaufende Wände, den Rotor außen abschließenden Ringkörper, mitrotierenden Seitenwänden und einer inneren konzentrischen Begrenzung gebildet werden, wobei die Zellenvolumina sich während eines Umlaufs des Rotors nach einer vorgeschriebenen Punktion periodisch ändern.The invention relates to a rotating displacement machine with the Main parts of the rotor and housing as, preferably free-moving, exhaust gas supercharger for internal combustion engines, in the case of the expanding Engine exhausts set the rotor in rotation and convert their energy directly into the intake and compression of the charge air the wheel cells rotating in the same direction through walls that run approximately radially and in the longitudinal direction, closing off the rotor on the outside Annular body, co-rotating side walls and an inner concentric boundary are formed, the cell volumes during one revolution of the rotor after a prescribed puncture change periodically.

-Ein derartiger Rotations-Schwinglader ist in Anmeldung P 28 52 443.8 beschrieben.- Such a rotary rocker loader is in registration P 28 52 443.8 described.

Dort sind die Einrichtungen genannt, durch welche die periodische Änderung der Zellenvolumina bewirkt werden.There the devices are named by which the periodic change in the cell volumes is effected.

Danach sind die Zellenwände 1,2 - ?ig.1 jeweils mit einem äußeren - 3 - und einem inneren - 4 - Ringkörper verbunden. Diese Ringköeper sitzen auf zwei konzentrischen Wellen, die ihrerseits durch ein besonderes Getriebe gekoppelt sind.After that, the cell walls are 1,2 - ig.1 each with an outer one - 3 - and an inner - 4 - ring body connected. These ring bodies sit on two concentric shafts, which in turn are coupled by a special gear.

Als ein solches Getriebe sind z.B. elliptische Zahnräder, die zu einem Vorgelege auf einer Schwinge vereinigt sind, vorgesehen. Es ist auch erwähnt, daß diese Zahnräder auch durch ein System von Antiparallelkurbeln ersetzt werden können. As such a transmission, elliptical gears, for example, which are combined to form a back gear on a rocker arm, are provided. It is also mentioned that these gears can also be replaced by a system of anti-parallel cranks.

Elliptische Zahnräder bedingen gewisse Schwierigkeiten in Herstellung und Betrieb, besonders wenn ihre Belastung, wie in diesem Fall, stark schwankt und hohe Drehzahlen ohne große Geräusche zu fahren sind.Elliptical gears cause certain difficulties in manufacture and operation, especially if their load fluctuates greatly, as in this case, and high speeds without too much noise are driving.

Die vorliegende Erfindung soll diesen Übelstand beseitigen und ersetzt die elliptischen Zahnräder durch ein gleichwertiges System von umlaufenden Vier-Gelenk-Ketten oder Kurbelschleifen. I» besonderen Fall wird auch mit einer Kombination von normalen Umlauf rädern und Kurbeln die verlangte Wirkung erzielt.The present invention is intended to remedy this drawback and replaces the elliptical gears with an equivalent system of revolving four-link chains or crank loops. I »special Case is also used with a combination of normal circulation wheels and cranks achieved the required effect.

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Die Vorteile der umlaufenden Vier-Gelenk-Kette °der auch der ^urbelschleife anstelle elliptischer Zahnräder liegen in dem hohen Wirkungsgrad einer solchen Einrichtung, ihrem wuchtfreien und geräuschlosem Lauf bei beliebigen Drehzahlen und in einem weit günstigeren Ablauf der periodischen Änderung der arbeitleistenden Zellenvolumina, die sich einer Sinusfunktion beliebig nähert. Auch sind die Totpunkte, d.h. die Extremlagen der Zellenvolumina, durch bequemen Eingriff von außen durch räumliche Verstellung eines feststehenden Gliedes gegenüber dem Gehäuse zu ändern, so daß wegen der gleichzeitigen Änderung der korrespondierenden Steuerschlitze eine Beeinflussung der Förderung möglich ist.The advantages of the revolving four-link chain ° der also der ^ urbel loops instead of elliptical gears lie in the high one Efficiency of such a device, its balance-free and noiseless running at any speed and in a wide range more favorable course of the periodic change of the work-performing cell volumes, which approximates a sinus function at will. The dead points, i.e. the extreme positions of the cell volumes, are also to change by convenient intervention from the outside by spatial adjustment of a fixed member relative to the housing, so that because of the simultaneous change of the corresponding control slots influencing the funding is possible.

Eine noch weitergehende Anpassung, z.B. für mehrfache Schwingbewegung während eines Rotorumlaufs, wird durch das genannte Umlaufrädergetriebe in Kombination mit Kurbeln möglich.An even more extensive adjustment, e.g. for multiple oscillating movements during a rotor revolution is made possible by the mentioned epicyclic gear in combination with cranks.

Im Beispiel Fig.2 ist 7 das "Gestell11 der Vier-Gelenk-Kette, θ ist beiden Gelenkketten gemeinsam und dreht starr um 5· Angelenkt an sind die beiden Glieder 9 u. To, die jeweils mit den beiden konzentrischen Wellen des Rotations-Schwingladers starr verbunden sind, welche die Zellenwände 1 u.2- Fig.1 tragen.In the example in Fig. 2, 7 is the frame 11 of the four-link chain, θ is common to both link chains and rotates rigidly by 5. Swing loaders are rigidly connected, which carry the cell walls 1 and 2- Fig.1.

In der praktischen Ausführung kann 7 ein Exzenter sein, dessen Verstellung gegenüber dem Gehäuse des Laders die relative Lage von 9 u. 1o gegenüber dem Ladergehäuse beeinflußt.In the practical version, 7 can be an eccentric, the adjustment of which with respect to the housing of the loader determines the relative position influenced by 9 and 10 compared to the charger housing.

Nach den Lehren der Kinematik kann man die Koppeln 11 vermeiden und erhält das in Fig. 3 dargestellte System mit den Kurbelschwingen 15 u. 16, die wieder mit den ^ellenwänden 1 u. 2 zusammenhängen. According to the teachings of kinematics, the coupling 11 can be avoided and the system shown in FIG. 3 with the crank arms is obtained 15 and 16, which are again related to the walls 1 and 2.

Der periodische Bewegungsablauf kann durch die Länge von 7 und der anderen Glieder, sowie durch die mögliche Anordnung der Glieder 9 u. 1o, bezw. 15 u. 16, auf verschiedenen Seiten von 8 beeinflußt werden.The periodic sequence of movements can be determined by the length of 7 and the other links, as well as the possible arrangement of the links 9 and 1o, resp. 15 and 16, influenced on different sides by 8 will.

Flg. 4 zeigt ein Beispiel für eine Getriebeanordnung, welche normale Zahnräder benutzt.Flg. 4 shows an example of a gear arrangement, which normal Used gears.

Um ein Sonnenrad 12 kreisen die Planetenräder 13, die durch 8 verbunden sind. Auf den Rädern 13 sind die Kurbeln 14 vorgesehen, welche über Koppeln 11 wiederum mit den Gliedern 9 u. 1o verbunden sind.The planetary gears 13, which are represented by 8 are connected. The cranks 14 are provided on the wheels 13, which in turn are connected to the links 9 and 1o via couplings 11 are.

.. 3.. 3

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Je nach den Größenverhältnissen von 12 u. 13 und dem &urbelradius von 14 kann ein mehrfaches gegenseitiges Schwingen von 9 u. 1o bei einem Umlauf von 8 stattfinden.Depending on the proportions of 12 and 13 and the & urbel radius from 14 multiple reciprocal oscillations of 9 and 10 can take place with a cycle of 8.

Die Funktion des Sonnenrades 12 kann bei konstruktivem Vorteil auch ein Hohlrad übernehmen.The function of the sun gear 12 can be structurally advantageous also take over a ring gear.

Die Beeinflussung der ^otpunktslagen erfolgt durch Verdrehen
von 12 gegenüber 8.The dead center positions are influenced by turning
of 12 versus 8.

Zieht man die Drehpunkte von 8 gegenüber dem von 9» 1o ähnlich auseinander, so ergibt sich eine weitere Relativbewegung von 9 gegen 1o bei Drehung von 8.If one draws the pivot points of 8 against that of 9 »1o similar apart, there is a further relative movement of 9 against 1o when turning 8.

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- S- - S-

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Claims (4)

Dipl.Ing. ^rast Kickbusch - Haew^reiweg 25-1 oco Berlin 47Dipl.Ing. ^ rast Kickbusch - Haew ^ reiweg 25-1 oco Berlin 47 Patentansprüche.Claims. / 1./Rotations-Schwinglader als Abgaslader für Verbrennungskraftma- ^^^ schinen, bei dem expandierende Motorabgase einen Rotor in einem Gehäuse in Drehung versetzen und ihre Energie direkt beim Ansaugen und bei der Verdichtung der Ladeluft umsetzen, bei dem gleichsinnig umlaufende Radzellen durch etwa radial und in Längsrichtung verlaufende Wände ( 1,2 ), den Rotor außen abschließenden Ringkörper (3), mitrotierenden Seitenwänden und einer inneren konzentrischen Begrenzung gebildet werden, wobei die Zellenvolumina sich während eines Umlaufs des Rotors nach einer vorgeschriebenen Funktion periodisch ändern und die Wände (1,2) jeweils mit einer von zwei konzentrischen Wellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese konzentrischen Wellen durch ein Getriebe gekoppelt sind, das aus umlaufenden Vier-Gelenk-Ketten besteht, die ein starres Glied ( 8 ) und das Gestell (7) gemeinsam haben./ 1./Rotations-Schwinglader as an exhaust gas charger for internal combustion engines ^^^ machines, in which expanding engine exhaust gases set a rotor in a housing in rotation and convert their energy directly when sucking in and compressing the charge air, in which wheel cells rotating in the same direction through about Radial and longitudinal walls (1, 2), annular bodies (3) closing off the rotor on the outside, co-rotating side walls and an inner concentric boundary are formed, the cell volumes changing periodically during one revolution of the rotor according to a prescribed function and the walls ( 1. have in common. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vier-Gelenk-Ketten in zwei Kurbelschwingen entartet ( 15»16) sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the two four-link chains degenerate into two crank arms (15 »16) are. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (7) gegenüber dem Gehäuse schwenkbar ist.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the frame (7) is pivotable relative to the housing. 4. Rotations-Schwinglader für Verbrennungskraftmaschinen, bei dem expandierende Motorabgase einen Rotor in einem Gehäuse in Drehung setzen und ihre Energie direkt beim Ansaugen und bei der Verdichtung der Ladeluft umsetzen, bei dem gleichsinnig umlaufende Radzellen durch etwa radial und in Längsrichtung verlaufende Wände (i,2), den Rotor außen abschließender Ringkörper (3)» mitrotierenden Seitenwänden und einer inneren konzentrischen Begrenzung ( 4 ) gebildet werden, wobei die Zellenvolumina sich während eines Umlaufs des Rotors nach einer vorgeschriebenen J?unktion periodisch ändern und die Wände (1,2) jeweils mit einer von zwei konzentrischen Wellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden konzentrischen Wellen 4.Rotary swing charger for internal combustion engines, in which expanding engine exhaust gases set a rotor in a housing into rotation and convert their energy directly when sucking in and compressing the charge air, in which wheel cells rotating in the same direction through walls running approximately radially and longitudinally (i, 2), the ring body (3) closing off the rotor on the outside, side walls rotating with it and an inner concentric boundary (4) are formed, the cell volumes changing periodically during one revolution of the rotor according to a prescribed junction and the walls (1,2) are each connected to one of two concentric shafts, characterized in that these two concentric shafts ..2..2 130011/0202130011/0202 - sr - - sr - durch eine Kombination von Kurbelgetrieben ( 9,11 - 10,11) mit einem Umlaufgetriebe mit Sonnenrad (12) und Planetenrädern (13) » wobei die Planetenräder die verbindenden Kurbeln ( 14 ) tragen, verbunden sind.through a combination of crank gears (9.11 - 10.11) with an epicyclic gear with sun gear (12) and planet gears (13) »whereby the planet gears are the connecting cranks (14) wear, are connected. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Sonnenrades (12) ein Hohlrad tritt.Device according to Claim 4, characterized in that a ring gear occurs instead of the sun gear (12). Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Extemalpunkte der Zellenwände (1,2) gegenüber dem Gehäuse durch Verdrehen des Sonnenrades (12) oder des entsprechenden Hohlrades gegenüber der Verbindung (θ) der Planetenräder (i3) erfolgt.Device according to Claims 4 and 5, characterized in that the adjustment of the external points of the cell walls (1, 2) towards the housing by turning the sun gear (12) or the corresponding ring gear towards the connection (θ) the planetary gears (i3) takes place. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (5) des Umlaufsystems (β) gegenüber dem (6) der Kupplmngsglieder ( 9»1o) um einen gewissen Betrag entfernt ist.Device according to claims 4 to 6, characterized in that the center point (5) of the circulating system (β) opposite the (6) the coupling members (9 »1o) removed by a certain amount is. 130011/0202130011/0202
DE19792934287 1978-12-04 1979-08-24 Supercharger for vehicle IC engine - uses exhaust gases to drive bladed double rotor to compress air variably Withdrawn DE2934287A1 (en)

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