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Verfahren zur Regelung der Überladung von Diesel-Verbrennungsmotoren
Die Regelung der Leistung von überladenen Dieselmotoren wird bisher ähnlich wie bei nicht überladenen Motoren ausgeführt, u. zw. durch direkte Änderung der Menge des eingespritzten Brennstoffes.
Bei mechanischem Antrieb des Kompressors liefert der Kompressor bei einer bestimmten Umdrehungzahl eine gleiche Luftmenge, sowohl bei teilweiser, als auch bei voller Belastung, wobei bei voller Belastung die zugeführte Luftmenge eine gute Verbrennung des'Dieselöles und Spulung des Zylinders, zwecks wirksamer Kühlung des Motors, sichern muss. Bei teilweiser Belastung bedarf man wohl einer so grossen Luftmenge nicht.
Bei den bisher bekannten Ausführungen von überladenen Dieselmotoren mit mechanisch angetriebenem Kompressor ist der Durchfluss der Luft durch den Motor fast ausschliesslich von der Umdrehungszahl des Motors abhängig. Dies bedeutet, dass bei einer bestimmten Umdrehungszahl der Kompressor fast die gleiche Luftmenge bei voller und auch bei teilweiser Belastung liefert und etwa die gleiche Leistung von der Motorwelle abnimmt. Bei Erniedrigung der Leistung und teilweiser Belastung steigt der Leistungsverbrauch des Kompressors relativ zur Motorleistung. Dies äussert sich selbstverständlich bei teilweiser Belastung in einer Verschlechterung des spezifischen Brenastoffverbrauchsô dabei arbeiten die Fahrzeugmotoren überwiegend bei teilweiser Belastung.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regelung der Überladung von Dieselmotoren behebt diesen Nachteil des relativen Anwachsens des Leisturigsverbrauches deg Kompressors dadurch, dass der Überladekompressor vom Motor über ein Wechselgetriebe angetrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis vom Leistungshebel (Akzellerationspedal) her, vorzugsweise stufenlos regelbar ist, während die Regelung der Einspritzmenge mittels eines an sich bekannten, mit dem Saugrohr verbundenen, pneumatischen Reglers der Einspritzpumpe in Abhängigkeit vom jeweiligen Überladedruck in der Saugrohrleitung erfolgt.
Die Regelung der Leistung kann ebenfalls in Abhängigkeit vom Ladedruck auf mechanischem Wege in der Weise erfolgen, dass der pneumatischen Regelung der Einspritzmenge eine über einen zusätzlichen Fliehkraftregler der Einspritzpumpe, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl erfolgende, insbesondere während der Betätigung des Akzellerationspedals wirksam werdende und das Schluckvermögen des Motors berücksichtigende Regelung der Einspritzmenge überlagert wird.
Die Vorteile dieser Art der Regelung der Überladung von Dieselmotoren beruhen in der Verbesserung des spezifischen Verbrauches, in einer geringeren Abnützung der Überladeeinrichtung und in einer Verminderung des Geräusches bei teilweiser Belastung. Desgleichen kann das vorübergehende Rauchen des Motors bei Erhöhung der Umdrehungszahl bei voller Belastung verhindert werden, für den Fall, dass im Antrieb des Kompressors ein Element angeordnet ist, das einen grösseren Schlupf gestattet.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Auf dieser zeigt Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Ausfühlungsbeispiel, Fig. 2 den Verlauf des spezifischen Brennstoffvertrauches in Abhängigkeit von der Motorleistung in Form eines Diagrammes, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2 und Fig. 4 den Verlauf des optimalen Überladedruckes.
Gemäss dem in der Fig. 1 schematisch dargesteIitenAusführungsbeispiel wird ein Überladekompressor l von einem Motor 2 über ein Getriebe 3 mit kontinuierlicher Änderung der Umdrehungszahlen angetrieben. Die Änderung der Übersetzung und somit der Umdrehungszahl und des Leistungsverbrauches des Kompressors werden vom Fahrer mittels Akzellerationspedal 4 beherrscht. Die Luft wird in den Motor 2 aus dem Kom-
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pressor 1 durch ein Saugrohr 5 zugeführt, welches mittels einer Rohrleitung 6 mit einem Regelzylinder 7 verbunden ist. An eine luftdichte Wand 8 des Regelzylindtrs 7 ist eine Regelstange 9 einer Einspritzpumpe 10 angeschlossen, wobei die Feder 11 gegen den Druck der Wand 8 wirkt.
Ein Lentrifugalregu- lator 12 ändert dann die Menge des eingespritzten Brennstoffes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Mo- tors.
In der Fig. 2 ist der Verlauf des spezifischen Brennstoffverbrauches Ge (gr/Ps/st) in Abhängigkeit von der Motorleistung N (PS) bei konstanten Umdrehungen n=konst. (l/min) mit einzelnen Überladedrücken pU (kg/cm ?) als Parameter dargestellt.
Im Diagramm entspricht die Kurve"A"dem Verlauf des spezifischen Verbrauches des nicht Überladenen Motors (piu=0). Die Kurve"B"entspricht dem Verlauf des spezifischen Verbrauches des durch konstanten Druck (pü= 0, 4) überladenen Motors mit Leistungsregelung durch Änderung der Menge des eingespritzten Brennstoffes und die Kurve"C"entspricht dem Verlauf des spezifischen Brennstoffverbrauches mit vorgeschlagener Regelung mit Hilfe der Änderung des Überladedruckes und der eingespritzten Menge des Brennstoffes. bestimmte Werte des spezifischen Verbrauches für pü 01,02 usw., werden lediglich zwecks Feststellung des Einflusses des Druckes der Überladeluft auf den spezifischen Brennstoffverbrauch angeführt.
Das Anwachsen des spezifischen Brennstoffverbrauches bei teilweiser Belastung des überladenen Motors und Regelung durch Änderung der eingespritzten Brennstoffmenge (Kurve"B") ist dadurch verursacht, dass sich der Leistungsbedarf des Überladekompressors mit der Belastung des Motor : in bezug auf seine Grösse praktisch nicht ändert und daher bei Verringerung der Motorbelastung mit Rücksicht auf seine Leistung relativ anwächst, was sich in einer Erhöhung des spezifischen Verbrauches äussert. Ebenso verschlechtern die andern Verluste (z. B. durch Schlupf und Drosselung) den spezifischen Verbrauch je nach ihrer relativen Grösse zur bestehenden Motorleistung.
Aus Fig. 2 ist weiters ersichtlich, dass es bis zur bestimmten Belastung (Punkt "an) wirtschaftlich ist, den Motor bis zur maximalen Überladung bei maximaler Leistung progressiv zu überladen, auch wenn er nicht eine wesentliche Erhöhung der maximalen Leistung erreichen sollte. Die Grösse und auch der Bereich des Gewinnes an Wirtschaftlichkeit durch progressive Überladung hängt hauptsächlich von der Zubereitung des Gemisches und vom Verlauf der Verbrennung ab (flacherer oder steilerer Verlauf der Kurve"A"). In jedem Felle bedeutet jedoch die schraffierte Fläche den Gewinn am spezifischen Brennstoffverbrauch bei teilweiser Belastung, was für Fahrzeugmotoren besonders wichtig ist.
Die Fig. 2 zeigt ausserdem, dass die minimal erreichbaren spezifischen Brennstoffverbrauchswerte eines gegebenen Motors für einzelne Belastungen den spezifischen Verbrauchs werten für einzelne Überladedrücke entsprechen (Kurve "C"). Diese schliesst an die Kurve"A"des spezifischen Verbrauches des nicht überladenen Motors im Punkte "a" an. Angefangen von diesem derart festgelegten, für jeden Motor andern Punkt, ist es vom Standpunkt des Brennstoffverbrauches wirtschaftlich, den Motor zu überladen, wohl aber nicht auf einmal durch den für die Erreichung der maximalen Leistung erforderlichen Druck, sondern bei sich erhöhender Belastung durch fortschreitend sich erhöhenden Druck der Ladeluft.
Zur Bestimmung des optimalen Überladedruckes ptio t mit Rücksicht auf die Wirtschaftlichkeit des Motors für einzelne Teilbelastungen ist es vorteilhaft, die kurve des spezifischen Verbrauches in Abhän- gigkeit vom Druck der Überladeluft zu konstruieren.
Der in Fig. 3 veranschaulichte Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2 wird durch Ge, N und pü für N=konst. bestimmt.
Den Punkt"a", d. h. die Belastung, von der es wirtschaftlich ist, den Motor zu überladen, kann dann als maximale Leistung definiert werden, für die vom Standpunkt des spezifischen Verbrauches der opti-
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gleichPATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung der Überladung von Diesel-Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlade-Kompressor (1) vom Motor (2) aber ein Wechselgetriebe (3) angetrieben wird, dessen Übersetzungsverhältnis vom Leistungshebel (Akzellerationspedal 4) her vorzugsweise stufenlos regelbar ist, während die Regelung der Einspritzmenge mittels eines an sich bekannten, mit dem Saugrohr (5) verbundenen, pneumatischen Reglers (7, 8, 11) der Einspritzpumpe (10) in Abhängigkeit vom jeweiligen Überladedruck in der Saugrohrleitung (5) erfolgt.