SE435414B - Anordning for uppladdning av en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

Zz- lífà21lá'iÉt.9 a-*f4 ' 2 _ H -, , mera laddningsluft, vilken som nämnts inte genast står till förfo- gande. Följden blir att motorn ökar sitt varvtal endast långsamt från det nedre varvtalsområdet, varvid tidvis brist på luft kan uppstå för förbränningsprocessen, vilket inte bara innebär ett då- ligt utnyttjande av bränslet utan även bidrar till ökad miljöför- störing. Bristen pâ luft yttrar sig vid dieselmotorer i oförbrända fastämnen i avgaserna och därmed svart avgasrök och vid Otto-motorer i ökaåe Co- och CH-halter i avgaserna. Således föreligger den allmänna problemställningen att förbättra accelerationsförhållandena i upp- laddade förbränningsmotorer, att undvika ofullständig förbränning vid accelerationer och att reducera den specifika bränsleförbruk- ningen vid accelerationer.

Vid en känd anordning av den i inledningen angivna typen med ställorgan respektive fyrvägsventil har denna redan en utblåsnings- öppning,(franska patentskriften 2 lll 502). Därmed finns det möj- lighet till utblåsning vid toppbelastning, som inte går över tur- binen. Utblåsningen vid toppbelastning skyddar motorn mot för höga tändtryck och turbinen mot för hög temperatur. För styrningen av ställorganet anges endast att lufttillförseln skall regleras efter motorns varvtal. Därmed finns ingen automatisk inställning av olika anslutningar. ' 7 I västtyska Offenlegungsschrift 22 12 960 utgår man likaså från problemet att för lite laddningsluft matas vid acceleration. För att lösa detta problem finns det i det kända fallet två ledningar, som sträcker sig till motorns inloppsledning, en sugledning, vilken tjänar till driften under fullastkurvan, och en tryckledning, som sträcker sig från kompressorn till motorn. Dessutom kräver den kända anordningen två turbiner. Grenledningen mellan shuntventilen och den första turbinen leder en del av laddningsluften till den första turbinens inlopp, dvs parallellt med motorn. Denna grenledníng manövreras medelst spjäll på sin inlopps- och utloppssida av gas- pedalen respektive bränsleregulatorn. I detta kända fallet finns det för denna tvångsstyrning ett mycket omfattande länksystem.

För att förbättra accelerationsförhållandena hos uppladdade för- bränningsmotorer är det också känt att göra turbintvärsnittet mycket litet, så att man redan vid små avgasmängder uppnår ett högt laddar- varvtal (DT-OS 1 751 545). I detta kända fallet blir vid stor motor- belastning laddarvarvtalet för högt, laddningstrycken för stora och kan laddaren skadas. För förbättring inbyggs på kompressorsidan i laddningsluftledningen (DT-PS 2 328 494) eller på turbindsidan i 3 7?11e7s=i färskgasledningen (DT-OS 2 362 133) utblåsningsventiler. Bortsett från att även vid underdimensionering av turboladdaren denna acce- lererar först när mera avgaser står till förfogande - således brist på luft råder om än under korta perioder - slösas vid regleringen av utblåsningen energi och kan vad gäller färskgasutblåsningen även den av avgasernas halt av föroreningar, särskilt kemiskt aggresiva beståndsdelar, beroende driftsäkerheten hos avgasventilen ifråga- sättas.

Med utgångspunkt från en anordning av den i inledningen angivna typen och på basis av den tidigare beskrivna allmänna problemställ- ningen är den till grund för uppfinningen liggande uppgiften att förbättra driftsförhållandena, särskilt vid plötsliga belastnings- ökningar eller accelerationer, medelst en automatisk och fördröj- ningsfri anpassning av laddningsluftmängden medelst en enkelt upp- byggd, lätt anordning.

Lösningen på denna uppgift ligger vid en anordning med fyrvägs- ventil och tvâ grenledningar i att fyrvägsventilen är ansluten till motorns regulator för bränsletillförseln via en tvångsstyrning.

Fördelaktigt krävs endast en turbin, och tvångsstyrningen kan ut- formas mycket enkelt. Därvid är på enkelt sätt samtliga tre drift- områdena, liten respektive normal belastning, belastningsökning res- pektive acceleration och toppbelastning styrbara under automatisk, fördröjningsfri anpassning av laddningsluftmängden till det rådande behovet. Vid liten eller ringa belastning är den första grenled- ningen till turbinens inlopp öppen, så att endast en del av ladd- ningsluftmängden när motorns inloppsventiler. Vid acceleration spär- ras den första grenledningen, så att hela laddningsluftmängden matas till motorn. Vid toppbelastning öppnas vid överskridande av en rela- tivt hög belastningströskel den andra grenledningen till turbinens utlopp för att förhindra överbelastningar.

I motsats till den inledningsvis beskrivna, kända anordningen med fyrvägsventil finns det således en tvångsstyrning för denna, vilken tvångsstyrning sker omedelbart under inverkan av motorns bränsleregulator, så att fyrvägsventilen omkopplas synkront för ändring av driftområdet.

Utblåsning av laddningsluft sker endast som en säkerhetsåtgârd vid toppbelastning, dvs i förhållande till de inledningsvis likaså omnämnda kända fallen med utblâsningsreglering arbetar man inom driftområdena liten belastning och acceleration med optimalt energi- utnyttjande. 7v1 1 s1e-4 Om en speciellt hög temperaturbelastning av motorn önskas, exempelvis vid tävlingsbilar, ligger en alternativ lösning på den ovan angivna uppgiften i att shuntventilen är utformad som trevägs- ventil, varvid den första grenledningen är direkt ansluten till turbinens inlopp och trevägsventilen är ansluten till motorns bräns- leregulator via en tvångsstyrning.

Vid liten belastning och acceleration uppstår vid denna alterna- tiva utföringsform ingen skillnad gentemot utföringsformen med fyr- vägsventil. Som ett alternativ till den ovan beskrivna lösningen kan dock vid hög belastning den återstående laddningsluftdelen le- das till turbinens inlopp via den första grenledningen för att bi- dra till kylningen av turbinen. _ I Lämpligen kan fyr- respektive trevägsventilen vid hög motorbe- lastning valfritt styras av bränsleregulatorn eller av laddnings- trycket.= Vid båda utföringsfcrmerna skyddas trots ögonblicklig anpass- ning av laddningsluftmängden till bränsletillförseln såväl vid stor motorbelastning motorn mot för höga tändtryck som även turbinen mot för höga temperaturer med en och samma shuntventil. Såväl mängden skadliga beståndsdelar i avgaserna som den specifika bränsleförbruk- ningen vid acceleration av motorn minskas.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna,som visar tvâ utföringsformer. Fig l-visar en förbränningsmotor med avgasturboladdare och fyrvägsventil, medan ï fig 2 visar en förbränningsmotor med avgasturboladdare och trevägs- ventil. H" Enligt fig 1 är en förbränningsmotor, exempelvis en dieselmotor, försedd med en kompressor 2 och en turbin 3, som sitter på en gemen- sam axel. Från kompressorn 2 leder en laddningsluftledning 4 till en fyrvägs shuntventil 5, från vilken en ledning 6 leder till motorn l, en första grenledning 7 leder till turbinen 3 respektive till det från motorn l till turbinen 3 sig sträckande avgasröret 8 och en andra grenledning 9 leder till turbinens utlopp 10. Fyrvägsventilen är via en medelst en förbindningslinje ll antydd tvångsstyrning ansluten till regulatorn 12 för motorns bränsletillförsel.

Den i fig 1 visade anordningens funktion är den följande. Den av kompressorn 2 och turbinen 3 bestående avgasturboladdaren för- sörjer motorn l med laddningsluft. För detta ändamål insugs ytter- luft via ett kompressorinlopp 2', vilken ytterluft komprimeras i kompressorn och via ledningen 4 matas till fyrvägsventilen 5. Turbo- 7711e7e-4 laddaren är så utformad att den vid liten belastning av motorn ma- tar mer laddningsluft än vad som behövs. I detta fallet släpper fyrvägsventilen 5 den av motorn l krävda luftmängden via ledningen 6 till motorn, varvid restluften via den första grenledningen 7 strömmar till turbinens inlopp 3”. Styrningen av fyrvägsventilens öppningstvärsnitt sker mekaniskt eller hydrauliskt via tvångsstyr- ningen ll.

Vid plötslig ökning av bränslemängden (exempelvis när föraren av ett fordon trycker ned gaspedalen) stänger regulatorn 12 den första grenledningen 7, så att med den större bränslemängden genast också en större laddningsluftmängd via ledningen 6 och lämpliga in-' loppsventiler står till förfogande i motorns 1 cylindrar.

Vid mycket hög motorbelastning respektive överskridande av en bestämd bränslematning genom regulatorn 12 öppnas via regulatorn den andra grenledningen 9 1 fyrvägsventilen 5 så mycket att över- skottsladdningsluften kan strömma direkt till turbinens utlopp 10.

De från motorn l kommande avgaserna matas på känt sätt via av- gasröret 8 till turbinens inlopp 3' och driver turbinen, eventuellt såsom beskrivits uppblandade med överskottsladdningsluft.

Enligt fig 2 består anordningen av en hårt belastad förbrän- ningsmotor 20, exempelvis en tävlingsmotor, i övrigt av elementen enligt fig l med den skillnaden att det mellan kompressorn 2 och motorn 20 finns en trevägsventil 21.

För driftområdena "liten belastning" och "acceleration" före- ligger ingen skillnad gentemot funktionen hos anordningen enligt fig l. Styrningen av öppningstvärsnittet sker även här mekaniskt eller hydrauliskt via tvângsstyrningen ll av motorns 20 bränsle- regulator 12. Vid mycket hög belastning matas däremot den över- flödiga laddningsluftmängden via den första grenledningen 7 till turbinens 3 inlopp 3' för att bidra till denna turbins kylning.

Claims (1)

1. 771 1f~iš7tda-'4 få PATENTKRAV ' Anordning för uppladdning av en förbränningsmotor (l) medelst en av turbin (3) och kompressor (2) sammansatt, avgasdriven turbo- laddare, vilken är så utförd att kompressorn (2) matar den erfor- derliga laddluftmängden vid full motorbelastning i det nedre varv- talsområdet, varvid det mellan kompressorns (2) utlopp och motorn (1) finns en fyrvägsventil (S) för inställning av laddluftmängden i den till motorn sig sträckande ledningen_(4, 6) och för öppning respektive stängning av en första grenledning (7), som parallell- kopplad med motorn (1) sträcker sig till turbinens (3) inlopp (Ef), É k och en andra grenledning (9) för utbläsning av laddluft, k ä n - n e t e c k n a d därav, att fvrvägsventilen (5) är förbunden med motorns (l) bränsleregulator (12) via en tvángsstyrning (ll). '#7 "T - - -:- .u-.ww-