-
Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine
mit einem mechanischen Aufladegebläse, einem Verdichtungsverhältnis größer als 20
und Spitzendrücken, die nicht mehr als 30% über den Kompressionsenddruck hinausgehen.
-
Bei derartigen Hochleistungsmotoren, z. B. Vielstoffmotoren, werden
die Spitzendrücke recht hoch, z. B. 130 at bei 1,6 ata Ladedruck in einem Motor
mit einem Verdichtungsverhältnis von 27, selbst wenn man annähernd einen Gleichdruck-Verbrennungsablauf
verwirklichen kann, bei dem die Spitzendrücke nicht viel über den Kompressionsenddrücken
von im Beispiel 115 at liegen. Die erwähnten hohen, das Triebwerk stark belastenden
Drücke muß man in Kauf nehmen, wenn man die Maschine mit Vollast laufen läßt. Man
ist selbstverständlich bestrebt, bei Teillastbetrieb derartig hohe Spitzendrücke
zu vermeiden. Solange die Motordrehzahl aber im oberen Bereich bleibt und folglich
auch Ladedruck und damit Kompressionsenddruck hoch bleiben, werden die Spitzendrücke
bei Teillast, also bei verringerter Einspritzmenge, nicht spürbar geringer, weil
der Spitzendruck selbst bei Leerlauf nicht unter den Kompressionsenddruck hinuntergehen
kann und der Kompressionsenddruck beim Gleichdruckverfahren auch bei Vollast nicht
viel unter dem Spitzendruck liegt.
-
Es ist zwar bekannt (deutsche Patentanmeldung M 9406 I a 46 b2), bei
einem Dieselmotor mit Aufladegebläse den Ladedruck bei allen Motordrehzahlen zwangläufig
in Abhängigkeit von der Einspritzmenge zu drosseln, um bei allen Belastungsstufen
mit etwa konstantem Luftüberschuß zu fahren; doch hat dies in bezug auf das Problem
der Herabsetzung der Teillast-Spitzendrücke bei Motoren mit mechanischem Aufladegebläse
den Nachteil, daß die (mit Verlusten verbundene) Drosselung auch dann stattfindet,
wenn die Spitzendrücke im mittleren und unteren Drehzahlbereich ohnehin infolge
der kleineren Gebläsedrehzahl klein genug wären.
-
Es ist ferner bekannt (deutsche Patentschrift 689 657), bei einer
Brennkraftmaschine mit Aufladegebläse zur Anpassung des Gebläsedruckes an den von
einem Ladedruckregler verlangten Ladedruck eine hydraulische Kupplung vorzusehen,
durch die das Drehzahlverhältnis zwischen Gebläse und Brennkraftmaschine geändert
werden kann.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Einspritzbrennkraftmaschinen
der anfangs genannten Art die hohen Spitzendrücke im Teillastbetrieb im oberen Drehzahlbereich
zu vermeiden, und zwar so, daß Eingriffe in den anderen Drehzahlbereichen, insbesondere
zwecks Vermeidung von Wirkungsgradverlusten, nicht stattfinden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine nur im oberen
Drehzahlbereich unwirksame Sperrvorrichtung zur Blockierung einer an sich bekannten
Betätigungsverbindung für eine Vorrichtung zum Herabsetzen des Ladedrucks bei verringerter
Einspritzmenge.
-
Würde beispielsweise ein Dieselmotor der hier interessierenden Art
ohne Eingriffsmöglichkeit in die Höhe des Ladedrucks für 500 PS Teillastleistung
bei n = 2300 U/min einen Ladedruck von 1,65 ata und Spitzendrücke von etwa
135 at aufweisen, so kann man bei Anwendung der Erfindung bei gleicher Leistung
und Drehzahl mit einem Ladedruck von etwa 1,3 ata und mit Spitzendrücken von nur
etwa 105 at fahren, erhält aber bei niedrigeren Drehzahlen einen ähnlich kleinen
Ladedruck und entsprechend kleine Spitzendrücke ohne jede zusätzliche Herabsetzung
des Ladedrucks, nämlich allein infolge der mit der Motordrehzahl sinkenden Gebläsedrehzahl.
-
Zur gesteuerten Herabsetzung des Ladedrucks kann hinter dem Gebläse
eine Abblasevorrichtung oder - im Interesse der Wirtschaftlichkeit vorzuziehen -
vor dem Gebläse eine Drossel, insbesondere Dralldrossel, angeordnet sein. Man kann
aber auch eine Vorrichtung zur Änderung des Drehzahlverhältnisses des Gebläses zur
Brennkraftmaschine, wie z. B. ein Zahnradwechselgetriebe, eine hydraulische Schlupfkupplung
od. dgl., anbringen.
-
Die erwähnten Vorrichtungen zur Herabsetzung des Ladedrucks, wie Dralldrosseln,
hydraulische Kupplungen od. dgl., müssen in Abhängigkeit von irgendwelchen Stellgliedern
betätigt werden, deren Stellung ein Maß für die Maschinenbelastung darstellt. Hierfür
bietet sich z. B. die Regelstange der Einspritzpumpe an. Man könnte aber z. B. auch
eine direktere Drehmoment-Fühlvorrichtung verwenden, wie einen Drehmomentfühler
im Abtriebswellenzug oder eine auf das Lagerungsreaktionsmoment der Brennkraftmaschineansprechende
Vorrichtung. Diese Maßnahmen, die nur im Zusammenhang mit dem Haupterfindungsgedanken
geschützt sein sollen, sind an sich bekannt. So zeigt die USA.-Patentschrift 2 895
561 eine Vorrichtung, durch die die Kraftstoffzufuhr zum Vergaser einer Brennkraftmaschine
mit Hilfe einer elektrischen Abfühlung der Richtung des Drehmoments in der Abtriebswelle
bei Umkehr der Drehmomentrichtung abgesperrt wird.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Der Dieselmotor gibt über eine Welle 1 Nutzleistung ab. Außerdem
werden über geeignete Getriebe von der Kurbelwelle des Motors aus eine Einspritzpumpe
2, eine hydraulische Kupplung 3, eine Druckölpumpe 4 und ein Fliehkraftregler 5
angetrieben. Die Druckölpumpe 4 fördert in eine Leitung 6 hinein, die sich in eine
Kurzschlußleitung 7 und eine zur Kupplung 3 führende Arbeitsleitung 8 verzweigt.
In der Kurzschlußleitung 7 ist ein einstellbares Absperrorgan 9 angeordnet. Der
Abtriebsteil der hydraulischen Kupplung 3 ist mit dem Läufer eines Aufladegebläses
10 verbunden. Diesem strömt die Luft durch einen Schacht 11 zu. Die verdichtete
Luft gelangt über eine Drosselklappe 12 und ein Sammelrohr 13 in Einzelrohren 14
zu den Motorzylindern..
-
Die Drosselklappe 12 wird über das Haupteinstellgestänge 15 bedient.
Zur Anpassung der Kraftstoffeinspritzmenge an die jeweilige Luftdurchsatzmenge ist
ein Regler 16 vorgesehen, der die Regelstange 17 entsprechend dem Unterdruck im
Lufteintrittssystem (Verbindungsleitung 18) einstellt.
-
Das Absperrorgan 9 wird über ein Stangenteil 19' bedient, das durch
eine Zugfeder 20 nach rechts gezogen wird. Das Stangenteil 19' setzt sich
in einem Stangenteil 19" fort. Die beiden Stangenteile sind über eine Gestängefederung
21 miteinander verbunden. Das Stangenteil 19" ist mit einem Schwenkhebel
22 verbunden, dessen Weg durch einen festen, eventuell einstellbaren Anschlag 23
begrenzt ist.
-
Der Fliehkraftregler 5 bewegt ein Riegelglied 24 auf und ab. Dieses
Riegelglied kann einem auf dem Stangenteil 19' angebrachten Anschlagstück 25 den
Weg nach links verlegen.
-
Im unteren Drehzahlbereich, in dem sich die Fliehgewichte
des
Fliehkraftreglers 5 verhältnismäßig weit unten befinden, liegt bei Vollast das Anschlagstück
25 etwas rechts vom Riegelglied 24, und die Stangenteile 19' und 19" mitsamt dem
Schwenkhebel 22 werden von der Feder 20 nach rechts gezogen, so daß der Schwenkhebel
22 an dem Anschlag 23 anliegt. Das Absperrorgan 9 steht hierbei in Schließstellung,
so daß das gesamte von der Pumpe 4 geförderte öl über die Leitung 8 zur hydraulischen
Kupplung 3 gelangt und diese ganz füllt. Das Aufladegebläse 10 läuft infolgedessen
mit voller, durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine gegebener Drehzahl. Wird die
Drosselklappe 12 in eine Teillaststellung gebracht, ändert sich der Unterdruck in
der Leitung 18, und die Regelstange 17 wird durch: den Unterdruckregler 16 nach
links gestellt. Sie stößt dann auf den Hebel 22 und drückt ihn nach links, wobei
die Feder der Gestängefederung 21 zusammengedrückt wird, da sich das Stangenteil
19' wegen des Riegelgliedes 24 nicht nach links bewegen kann. An der Stellung des
Absperrorgans 9 ändert sieh nichts an dem Verhältnis von Motordrehzahl zu Gebläsedrehzahl.
-
Anders im oberen Drehzahlbereich. Hier ist das Riegelglied 24 infolge
des Hochgehens der Fliehgewichte des Fliehkraftreglers 5 aus dem Weg des Anschlagstücks
25 herausgebracht worden. Wenn also bei hohen Drehzahlen auf Teillast gegangen wird,
dann schiebt die Regelstange 17 auch das Stangenteil 19' nach links und öffnet
das Absperrorgan 9. Nunmehr kann Drucköl durch die Kurz-. schlußleitung 7 fließen,
und die hydraulische Kupplung entleert sich mit der Wirkung, daß die Drehzahl des
Gebläses 10 (bei gleichbleibender Motordrehzahl) fällt.