DK141130B - Reguleringsapparat til en ladet dieselmotor med spildegasturbolader og med et trykluftstartanlæg. - Google Patents

Description

Cw) \fia/ (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 141130 DANMARK (si) Int.Cl.3 F 01 L 13/04 UMIN IVIMnlV F 02 8 37/00 // F 02 D 23/ΟΘ «(21) Ansøgning nr. 2085/73 (22) Indleveret den 17· apr. 1973 (23) Løbedag 17* Ηρϊ*» 1973 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlaeegelsesekrtftet offentliggjort den 21. Jan. 1 980

Dl REKTORATET FOR ^ ________

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET «°> 6256/72, OH

(71) SULZER BROTHERS LIMITED, Winterthur, CH.

(72) Opfinder: Willi Lanzinger, Elbenstr. 5, 8472 Seuzach, ZH, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Civilingeniør M.Gregersen.

(54) Regulerings apparat til en ladet dieselmotor med spil degas turbolader og med et trykluftstartanlæg.

Opfindelsen angår et reguleringsapparat til en ladet dieselmotor med spildegasturbolader og med et trykluftstartanlæg og af den i krav l's indledning angivne art.

Ved ladede dieselmotorer består der ved en hurtig stigning af belastningen den vanskelighed,‘at motoren ikke får tilstrækkelig luft til forbrænding af den hurtigt voksende brændstofmængde. Der kræves nemlig ved en stigning af belastningen en forøgelse af omdrejningstallet for turboladegruppen, hvad der kun er muligt ved en tilsvarende forøgelse af mængden af forbrændingsgasserne, og dette kræver et forholdsvis langt tidsrum. Af denne grund har man hidtil ved motorer af den nævnte art, der skal være egnet til en optagelse af en pludselig belastning, f. eks. nødstrømsaggregater, givet afkald på en trykladning af motoren. Uladede motorer med samme ydelse er dog tungere og dyrere end de ladede motorer.

På den anden side har man ved start af dieselmotorer med trykluft 2 141130 tilstræbt at udskyde trykluften hurtigst muligt, når de første tændinger indtræder, altså ved et meget lavt omdrejningstal, der ligger langt under 50¾ af fuldlastomdrejningstallet, da man ellers kunne frygte en beskadigelse af motoren.

Dette gælder også for et anlæg, der er kendt fra schweizisk patentskrift nr. 174 167, og ved hvilket der forbigående tilføres trykluft, når tændinger udebliver. Udeblivelse af tændinger er et fænomen, der er typisk for startprocessen.

Til forbedring af accelerationen af ladede dieselmotorer med spildegas turboladere er det allerede blevet foreslået at indføre trykluft fra en beholder enten i den ledning, der fører fra motoren til spildegas-turbinen, eller direkte i turbinen. Sådanne anlæg er f. eks. kendt fra tyske fremlæggelsesskrifter nr. 1 626 425 og nr. 1 960 544 og det tyske patentskrift nr. 490 850. På denne måde bliver trykluften dog dårligt udnyttet, da den kun virker med den trykenergi, som er indeholdt i den.

Trykluften bliver ligeledes dårligt udnyttet i en forbrændingsmotor j der er kendt fra tysk patentskrift nr. 684 760, og ved en fremgangsmåde, der er kendt fra østrigsk patentskrift nr. 158 567, der iøvrigt svarer til det nævnte tyske patentskrift. Ifølge disse patentskrifter foreslås det at opbevare den luft, der komprimeres ved bremsning af det sidste trin i en flertrinsforbrændingsmotor, i en beholder og atter at tilføre denne luft til dette sidste trin ved en tilsigtet acceleration af motoren. Ifølge det nævnte østrigske patentskrift nr. 158 567 kan det sidste trin være en rotationsmaskine. Et sådant anlæg svarer dog i det væsentlige til de allerede nævnte maskiner ifølge de tyske fremlæggelses-skrifter nr. 1 626 425 og nr. 1 960 544 og det tyske patentskrift nr.

490 850.

Den foreliggende opfindelse går ud på at anvise et reguleringsapparat af den angivne art, der f. eks. ved en nødstrømsgruppe muliggør en indskydelse af fuld belastning enten fra stilstand af motoren eller med en i tomgang medløbende motor med væsentlig mindre forsinkelser end hidtil. Ved motorer, der startes under belastning, f. eks. motorer, der er koblet direkte med pumper, blæsere eller skibspropeller, kan driftsomdrejningstallet opnås på væsentlig kortere tid end hidtil.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at apparatet er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

Det har trods den bestående fordom vist sig, at der til en med brændstof løbende motor kan tilføres ekstra startluft, uden at der opstår en beskadigelse af motoren. Overraskende er også den erkendelse, at den ekstra tilførsel af startluft ved en motor, der løber i et delbelastnings- 141130 3 område eller med lavt omdrejningstal, fører til en uventet stor forøgelse af motorens drejningsmoment. Denne virkning opstår dels ved en forøgelse af trykket i cylinderen hen mod slutningen af ekspansionslaget, dels ved en forøgelse af tændtrykket. Det synes desuden i tilgift til den primære påvirkning af trykluften på stemplerne at spille en rolle, at der i cylinderen efter afslutningen af udstrømningsforløbet findes en større andel af ren luft end ved motorens normale drift. Desuden medfører tilførslen af kold startluft, at den i cylinderen værende luft er mere kold, så at der i cylinderen før begyndelsen af det næste kompres·1· sionslag altid findes mere ilt i luften. Den tilførte kolde trykluft bevirker tillige en ekstra køling af cylinderen. Alt dette opnås tillige uden væsentlige ændringer i selve motoren.

Ved en motor med en elektrisk generator med konstant driftsomdrejningstal kan reguleringsapparatet indkoble tilførslen af startluft til'1 cylindrene ved et omdrejningstal, der synker under en given grænseværdi, i et område på 50 til 1001 af oadrejningstallet ved fuld belastning.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, :på hvilken fig. 1 skematisk viser en som strømaggregat tjenende gruppe med en elektrisk generator og en ladet dieselmotor med en udførelsesform for reguleringsapparatet, og fig. 2 et indikatordiagram for motoren.

Det i fig. 1 viste anlæg omfatter en dieselmotor 1, der ved hjælp af en aksel med et svinghjul 2 er forbundet med en elektrisk generator 3, der leverer sin elektriske ydelse til en trefaseledning 4. Motoren er forsynet med en spildegasledning 5, til hvilken der er tilsluttet en spilde-gasturbine 6, der driver en blæser 7. Spildegasturbinen 6 med blæseren 7 danner på kendt måde en fritløbende spildegasturbolader. Til afgangsledningen fra blæseren 7 er der over en ladeluftkøler 8 tilsluttet en ladeluftledning 9 til motoren.

* I de enkelte cylindre i motoren er der anbragt startventiler 10 til trykluft, hvilke ventiler over en startluftledning 11 er tilsluttet til en startluftbeholder 12. I startluftledningen 11 findes en kontraventil 13 og en elektromagnetisk ventil 14.

Desuden er motoren forsynet med en styreventil 15, der drives af motorens krumtapaksel og tjener til styring af startventilerne 10 i takt med stempelbevægelserne i de enkelte cylindre. Til dette formål er styreventilen 15 ved hjælp af styreledninger 16 forbundet med de enkelte ventiler 10. Styreventilen 15 selv er på sin side ved hjælp af en ledning 17 tilsluttet til startluftledningen 11 efter den elektromagnetiske ventil 14.

141130 4 I det viste anlæg findes der et reguleringsapparat 18, der er tilsluttet til mindst en af lederne i trefaseledningen 4 og på sin side over en ledning 19 styrer den elektromagnetiske ventil 14. Desuden er regule-ringsapparatet 18 forsynet med en styreledning 20, der tillader tilførsel af styresignaler udefra.

Det i fig. 1 viste anlæg er i de fleste henseender, med undtagelse af reguleringsapparatet 18, udformet på samme måde som et kendt anlæg. Re-guleringsapparatet 18 sørger for, at en ekstra tilførsel af startluft til cylindrene er mulig under drift i tidsrum, i hvilke der kræves en meget hurtig forøgelse af motorens ydelse, og motoren løber med brændstof.

Når motoren står stille, kan der ved hjælp af signalledningen 20 gives et signal til reguleringsapparatet 18, der så åbner ventilen 14. Reguleringsapparatet selv sørger for, at ventilen 14 ikke lukkes hurtigt efter de første tændinger i cylindrene, som hidtil, men forbliver vidt åben, indtil motoren har nået f. eks. omtrent 50¾ af driftsomdrejningstallet.

Når på den anden side motoren allerede løber, f. eks. ved et strømaggregat, der løber i tomgang med driftsomdrejningstallet, kan reguleringsapparatet 18 være udformet således, at ventilen 14 bliver åbnet ved et pludseligt fald af omdrejningstallet på f. eks. 41 under det fastsatte driftsomdrejningstal, og der indblæses ekstra luft i cylindrene. Reguleringsapparatet kan styres enten af motorens omdrejningstal eller af andre driftsstørrelser, f. eks. af den elektriske frekvens eller af belastningen, det vil i dette tilfælde sige af strømintensiteten.

Det i fig. 2 viste indikatordiagram for en firetaktdieselmotor viser forholdene ved drift med brændstof uden tilførsel af startluft til cylindrene og med tilførsel af startluft. Den lodrette akse svarer på kendt måde til det tryk p, der hersker i cylinderen, den vandrette akse til slaglængden eller slagvolumen V.

Den kurve a, der er vist med fuldt optrukne linier, gælder for drift med brændstof med en lille delbelastning uden tilførsel af startluft. Ved indsprøjtning af en passende brændstofmængde fås et tændtryk Pa-

Ved tilførsel af startluft og samtidig forøgelse af brændstofmæng-den får diagrammet den form, der er vist med en punkteret linie b. På den ene side bevirker startluften hen mod slutningen af ekspansionsforløbet i cylinderen, d.v.s. på et afsnit b* på kurven b, en forøgelse af det tryk, der virker på stemplet, på den anden side bliver samtidig tændtrykket forøget omtrent 251 fra værdien pa til værdien p^. Denne forøgelse kan forklares ved, at der før det påfølgende kompressionslag findes en større andel af ren luft i cylinderen, der tillige er kold, så at cylinder-