CS232764B1

CS232764B1 - Method of air temperature rise in cylinder during starting supercharged oil engine with low compression ration and equipment for its execution

Info

Publication number: CS232764B1
Application number: CS823921A
Authority: CS
Inventors: Jan Ort
Original assignee: Jan Ort
Priority date: 1982-05-27
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1985-02-14
Also published as: FR2527685A1; FR2527685B1; DE3319359A1

Abstract

The subject of the invention is a method and a device for increasing the air temperature in the cylinder when starting a supercharged diesel engine with a low compression ratio. In order to increase the air temperature in the cylinder at the end of the compression stroke above the ignition temperature of the injected fuel, starting air is introduced into the cylinder at the start of the compression stroke in the range of 160 DEG of the crank shaft before bottom dead centre to 160 DEG after bottom dead centre of the piston by means of an auxiliary distributor controlled by the cam shaft. <IMAGE>

Description

Vynález se týká dosažení dostatečné teploty vzduchu ve válci na konci komprese u přeplňovaného naftového motoru s nízkým kompresním poměrem.The invention relates to achieving a sufficient air temperature in the cylinder at the end of compression in a turbocharged diesel engine having a low compression ratio.

Spouštění vysokovýkonných . přeplňovaných naftových motorů s nízkým kompresním poměrem je velmi nesnadné, jelikož teplota vzduchu ve válci ke konci kompresního zdvihu, tj. v okamžiku vstřiku paliva není dostatečně vysoká.Starting high-performance. turbocharged diesel engines with a low compression ratio are very difficult as the air temperature in the cylinder at the end of the compression stroke, i.e. at the time of fuel injection, is not high enough.

Známý je způsob ohřívání plnicího vzduchu horkou vodou protékající chladičem vzduchu. Nevýhoda ' tohoto způsobu spouštění motoru spočívá ve značné komplikaci chladicího zařízení plnicího vzduchu a v časové ztrátě při jeho provádění.A method of heating the charge air with hot water flowing through an air cooler is known. The disadvantage of this method of starting the engine is the considerable complication of the charge air cooling device and the time loss during its execution.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob zvyšování teploty vzduchu ve válci při spouštění přeplňovaného naftového motoru s nízkým kompresním poměrem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do válce motoru přivádí spouštěcí vzduch na počátku kompresního zdvihu v rozmezí mezi 160° klikového hřídele před dolní úvratí a mezi 160' za dolní úvratí pístu.The above-mentioned disadvantages are overcome by the method of increasing the air temperature in the cylinder when starting the turbocharged low compression ratio diesel engine according to the invention, which consists in supplying the engine cylinder with trigger air at the beginning of the compression stroke between 160 ° crankshaft before lower dead center. and between 160 'beyond the bottom dead center of the piston.

Podstata zařízení ke zvyšování teploty vzduchu ve válci motoru při jeho spouštění spočívá v použití přídavného rozdělovače na rozvodovém hřídeli motoru, pro přívod spouštěcího vzduchu do válce na počátku kompresního zdvihu.The essence of the device for raising the air temperature in the engine cylinder when starting it is to use an additional manifold on the engine timing shaft to supply the trigger air to the cylinder at the beginning of the compression stroke.

Zvýšení teploty . vzduchu ve válci , na konci kompresního zdvihu je závislé na zvýšení tlaku vzduchu, které je docíleno přiváděním spouštěcího vzduchu do válce na počátku kompresnímu zdvihu. Průběh zvyšování tlaku ve válci ' je znázorněn na obr. 1 v p V diagramu s vodorovnou stupnicí pro objem válce V v závislosti na poloze pístu mezi horní úvratí HO a dolní úvratí DO a se svislou stupnicí pro tlak vzduchu p ve válci. Píst motoru, protáčeného spouštěcím vzduchem, postupuje z dolní úvratě DO do bodu 1, kdy se zavírají plnicí ventily a otevírá se spouštěcí ventil, přivádějící spouštěcí ' vzduch do válce. Tlak vzduchu narůstá podle křivky a do bodu 2, kdy se spouštěcí ventil uzavře.Temperature increase. The air pressure in the cylinder, at the end of the compression stroke, is dependent on the air pressure increase which is achieved by supplying the trigger air to the cylinder at the beginning of the compression stroke. The progress of the cylinder pressure increase is shown in FIG. 1 in a p chart with a horizontal scale for cylinder volume V depending on the position of the piston between upper dead center HO and lower dead center DO and with vertical scale for cylinder air pressure p. The piston of the engine rotated by the trigger air proceeds from the dead center DO to point 1, when the fill valves close and the trigger valve opens, supplying the trigger air to the cylinder. The air pressure increases according to the curve and to point 2 when the trigger valve closes.

Délka křivky a je závislá na velikosti průtokových průřezů mezi zásobníkem spouštěcího vzduchu a válcem motoru a odpovídá natočení klihového hřídele o 10° až 40°. Vzduch lze přivádět do válce již před bodem 1, kdy dovírající plnicí ventily již zamezí podstatnému úniku vzduchu z válce. Křivka b mezi body 2 a' 3 znázorňuje HO, odpovídající bodu 3. Tlak a tudíž i teplota vzduchu na konci komprese v bodu 3 je vyšší, než na konci komprese bez přívodu spouštěcího vzduchu na počátku komprese, tj. podle křivky c mezi body 1 a 4.The length of the curve a depends on the cross-sectional area between the start-up air reservoir and the engine cylinder and corresponds to a 10 ° to 40 ° rotation of the glue shaft. The air can be supplied to the cylinder before point 1, when the closing filling valves already prevent substantial air leakage from the cylinder. The curve b between points 2 and 3 shows the HO corresponding to point 3. The pressure and hence the air temperature at the end of compression at point 3 is higher than at the end of the compression without supply of trigger air at the beginning of compression, i.e. and 4.

Dosažená vyšší teplota vzduchu, překračující zápalnou teplotu paliva, tj. cca 725 stupňů K, umožňuje vznícení paliva, vstřikovaného do válce. Na začátku expanzního zdvihu expanduje vzduch ve válci z bodu 3 do bodu 5, kdy se otevře spouštěcí ventil přivádějící spouštěcí vzduch do válce. Mezi body 3 a 5 může být tlak vzduchu ve válci vyšší, než tlak v zásobníku spouštěcího vzduchu.The achieved higher air temperature, exceeding the ignition temperature of the fuel, i.e. about 725 degrees K, allows ignition of the fuel injected into the cylinder. At the start of the expansion stroke, the air in the cylinder expands from point 3 to point 5, when the trigger valve is opened to supply the trigger air to the cylinder. Between points 3 and 5, the air pressure in the cylinder may be higher than the pressure in the trigger air reservoir.

Spouštěcí vzduch se přivádí do válce mezi body 5 a 6 podle křivky d, jejíž sklon je závislý na velikosti průtokových průřezů a na otáčkách motoru. V bodu 6 se otevírají výfukové ventily a tlak vzduchu vytékající z válce výfukovými ventily klesá podle křivky f.The start-up air is supplied to the cylinder between points 5 and 6 according to curve d, the slope of which is dependent on the size of the flow cross-sections and the engine speed. At point 6, the exhaust valves open and the air pressure exiting the cylinder through the exhaust valves decreases according to curve f.

Na základě termodynamického výpočtu bylo zjištěno, že při kompresním poměru 1:12 se dosáhne u přeplňovaného motoru o vrtání 275 mm při 150 ot. min., bez přívodu spouštěcího vzduchu na . počátku kompresního zdvihu, teploty vzduchu ve válci na konci komprese 770 °K. ' Při sníženém kompresním poměru 1:10 a s přiváděním spouštěcího vzduchu na začátku komprese během 30° natočení klikového hřídele, . .se dosáhne u téhož motoru teploty vzduchu . . ve válci na konci komprese 844 °K.On the basis of thermodynamic calculation, it was found that at a compression ratio of 1:12, a supercharged engine with a bore of 275 mm at 150 rpm was achieved. min., without trigger air to. the start of the compression stroke, the air temperature in the cylinder at the end of the compression 770 ° K. At a reduced compression ratio of 1:10 and with a trigger air supply at the start of compression during the 30 ° rotation of the crankshaft,. .the air temperature is reached in the same engine. . in the cylinder at the end of the 844 ° K compression.

Dále bylo výpočtem zjištěno, že u tohoto motoru pro rozsah přívodu spouštěcího vzduchu na začátku komprese od 10° do ... 50° natočení klikového hřídele a pro rozsah . otáček od 100 do 200/min., teplota vzduchu ve válci na konci komprese se bude pohybovat v rozmezí od 807° do 882 °K. Tlak vzduchu ve válci bude mít minimální hodnotu 39 barů a maximální 91 barů. .Furthermore, it has been calculated that for this engine for the start-up air supply range at the start of compression from 10 ° to ... 50 ° crankshaft rotation and for the range. rpm from 100 to 200 rpm, the air temperature in the cylinder at the end of the compression will range from 807 ° to 882 ° K. The air pressure in the cylinder will have a minimum of 39 bar and a maximum of 91 bar. .

Příkladné provedení zařízení pro zvyšování teploty vzduchu ve válci motoru podle vynálezu je znázorněno na obr. 2.An exemplary embodiment of a device for raising the air temperature in the engine cylinder according to the invention is shown in Fig. 2.

Na konci rozvodového hřídele 1 motoru je umístěn rozdělovač 3 pro rozvod spouštěcího vzduchu během expanzního . zdvihu do ovládacích částí spouštěcích ventilů . 4 umístěných na hlavách válců 5 motoru ' '. 2. Pro zjednodušení je zakreslen spouštěcí ventil 4 pouze ' pro jeden válec motoru '..2. Na rozvodovém hřídeli 1 je umístěn ' ještě přídavný rozdělovač 6 pro rozvod spouštěcího vzduchu během .kompresního zdvihu do ovládacích částí spouštěcích ventilů .' 4.At the end of the engine timing shaft 1, there is a manifold 3 for distributing the trigger air during expansion. lift into the actuating parts of the trigger valves. 4 located on the cylinder heads 5 of the engine. 2. For the sake of simplicity, only the 'single cylinder' valve 2 is shown. An additional manifold 6 is also provided on the timing shaft 1 to distribute the trigger air during the compression stroke to the actuating portions of the trigger valves. 4.

Zásobník spouštěcího vzduchu 7, opatřený uzavíracím ventilem 8, je spojen přívodní trubkou 9 s ' - hlavním spouštěcím ventilem 10, ze kterého vychází jednak první rozvodná trubka 11, rozvětvující se na jednotlivé přívody 12 ke spouštěcím ventilům 4 v hlavách válců 5, jednak druhá rozvodná trubka 13, zakončená jednak prvním ventilem 14 před rozdělovačem 3, jednak druhým ventilem 15 před přídavným rozdělovačemThe start-up air reservoir 7, provided with a shut-off valve 8, is connected by the inlet pipe 9 to the main start-up valve 10 from which the first manifold 11 extends, branching to individual inlets 12 to the start valves 4 in the cylinder heads 5 pipe 13, terminated on the one hand by the first valve 14 in front of the manifold 3, and on the other hand by a second valve 15 before the additional manifold

6.6.

Vývody z obou rozdělovačů 3 a 6 ústí do samočinných šoupátek 16, jejichž výstupy jsou spojeny řídicími trubkami 17 s ovládacími částmi spouštěcích ventilů 4.The outlets from both manifolds 3 and 6 open into automatic spools 16, the outlets of which are connected by control pipes 17 to the actuating parts of the trigger valves 4.

Samočinné šoupátko 16 na obr. 3, je . vytvořeno vodorovnou komorou 18, _jejíž první čelo 19 je spojeno s vývodem rozdělovače a druhé čelo 20 s vývodem přídavného rozdělovače 6. Uprostřed komory 18 je ' ' vý-The automatic slide 16 in FIG. formed by a horizontal chamber 18, the first face 19 of which is connected to the outlet of the distributor and the second face 20 of the outlet of the additional distributor 6. In the middle of the chamber 18 there is a

232784 stup 21 spojený se spouštěcím ventilem 4. V komoře 18 se volně pohybuje kulička 22, která vlivem tlaku spouštěcího vzduchu z rozdělovače 3 nebo z přídavného rozdělovače 6 uzavírá přívod z opačného rozdělovače a umožňuje přívod spouštěcího vzduchu do spouštěcího ventilu 4.232784 Stage 21 connected to the trigger valve 4. A chamber 22 moves freely in the chamber 18 which, due to the trigger air pressure from the manifold 3 or the additional manifold 6, closes the inlet from the opposite manifold and allows the trigger air to be supplied to the firing valve 4.

Funkce zařízení podle vynálezu je následující:The function of the device according to the invention is as follows:

Otevřením uzavíracího ventilu 8 na zásobníku spouštěcího vzduchu 7, hlavního spouštěcího ventilu 10 a prvního ventilu 14 se přivádí tlakový vzduch ze zásobníku 7 přes rozdělovač 3 a samočinné šoupátko 16 do ovládací části spouštěcího ventilu 4, kterým je vpouštěn spouštěcí vzduch během expanzního zdvihu do válce motoru a způsobí tak jeho roztočení. Otevřením druhého ven tilu 15 je tlakový vzduch přiváděn přes přídavný rozdělovač 6 a samočinné šoupátko 16 do ovládací části spouštěcího ventilu 4, kterým je vpouštěn do válce spouštěcí vzduch i na počátku kompresního zdvihu. Zároveň je na vstřikovacím čerpadle nastavena startovací dávka paliva.By opening the shut-off valve 8 on the trigger air reservoir 7, the main trigger valve 10 and the first valve 14, compressed air is supplied from the reservoir 7 via the manifold 3 and the automatic slide 16 to the actuating portion of the trigger valve 4. and cause it to spin. By opening the second valve 15, the compressed air is supplied via the auxiliary manifold 6 and the automatic slide 16 to the actuating portion of the triggering valve 4 through which the triggering air is admitted into the cylinder even at the beginning of the compression stroke. At the same time, the starting fuel dose is set on the injection pump.

Po naskočení motoru se uzavře první ventil 14, čímž se ukončí dodávání spouštěcího vzduchu do válců během expanzního zdvihu. Druhý ventil 15 zůstává otevřen a spouštěcí vzduch dodávaný do válců během kompresního zdvihu zajišťuje zvýšený kompresní tlak a teplotu. Po rozběhnutí turbodmychadla začne dmychadlo dodávat plnicí vzduch o potřebném tlaku a teplotě a přívod spouštěcího vzduchu se druhým ventilem 15 uzavře.After the engine starts, the first valve 14 closes, thereby terminating the supply of trigger air to the cylinders during the expansion stroke. The second valve 15 remains open and the trigger air supplied to the cylinders during the compression stroke provides increased compression pressure and temperature. After the turbocharger starts, the blower starts to supply the charge air at the required pressure and temperature and the supply air is shut off by the second valve 15.

Claims

A method for raising the air temperature in a cylinder when starting a low compression ratio turbocharged diesel engine, characterized _in that the engine cylinder is supplied with start air at the beginning of the compression stroke between 160 ° crankshaft before bottom dead center and 160 ° behind dead center piston.

2. A device for raising the air temperature in a cylinder according to item 1 of a diesel engine having a starter air distributor, or with sliders on a timing shaft for supplying the starter air to the cylinders during an expansion stroke, characterized in that an additional distributor (6) supply air to the cylinder at the beginning of the compression stroke.