DE1451996A1 - Verfahren zur Regelung des Aufladedruckes eines Viertakt-Otto-Motors,insbesondere eines Gas-Motors - Google Patents

Verfahren zur Regelung des Aufladedruckes eines Viertakt-Otto-Motors,insbesondere eines Gas-Motors

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DE1451996A1 DE19651451996 DE1451996A DE1451996A1 DE 1451996 A1 DE1451996 A1 DE 1451996A1 DE 19651451996 DE19651451996 DE 19651451996 DE 1451996 A DE1451996 A DE 1451996A DE 1451996 A1 DE1451996 A1 DE 1451996A1
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Description

! LJr. EXpi. I
Maschinenfabrik Buckau R. ,VoIf Aktiengesellschaft
Verfahren zur Regelung des Aufladedruckes eines Viertakt-Otto-Motorr, inabesondere eines Gas-Motors
Die Leistung eines Viertakt-Otto-Motors kann erheblich gesteigert werden, wenn die Energie der Abgase dasu benutzt wird, mittels eines Abgas-Turboladers komprimierte Luft zu erzeugen, die als Verbrennungsluft mit Überdruck in den Zylinder unter Beimengung des Brenngases eingeführt wird. Die Regelung eines solchen aufgeladenen Viertakt-Otto-Motors bereitet, inebeoondere bei Teillasten und bei sinkenden Belastungen Schwierigkeiten, da der Abgas-Turbolader infolge der zur Verfügung stehenden Abgasenergie und der kinetischen Energie der Läufer nur langsam in der Drehzahl abfällt und mehr Luft verdichtet als erforderlich irt.
T.L· iet auf verschiedene ' oice versucht worden, diese •iic'.v.vicrigkeiten zu b .heben. Es ir.t bekannt, den Turbolader so aufzulegen, daß der Turbolader im Teillactbetrieb im ":tabilbereich arbeitet, so daß kein Pumpen des Gebläses: auftritt. Diese Ausführung hot zur FoI^e, daß bei höheren Belastungen das Gebläse mit einem sehr schlechten ..irkungsgrad arbeitet, un'l daß nur ein geringer Aufladegrad erzielt werden kann. Bei.plötzlicher Laständerung tritt auch hierbei ein Pumpen des lebloses auf, v/äs bevirkt, daß momentan kein brennfähiges Gemisch für den !/iotor zur Ve rf M jung steht, der F.otor also keine Leistung abgeben kann. Ein solcher Motor int nur für solche Verwendungszwecke geeignet, bei denen einigermaßen konstante Belastungen vorliegen.
Icrncr ict bekannt, eine Abblanevorrichtung vorzusehen, deren Abblaccquernchnitt bei einer bestimmten Reglerstellun^ immer den gleichen öffnungsquerschnitt freigibt. Es ißt ein AbblasegjgiLie.ber
bekannt, dessen Abblasequerechnitt mittels eines drehzahlabhängigen Ifeglers oo gesteuert wird, daß einer bestimmter ßeglerstellung ein entsprechender Abblasequerschnitt zugeordnet ist. Bei 20 $ Leistung, z. B. ist der Querschnitt immer gleich groß, einerlei, ob der Motor schon lange mit dieser Leistung betrieben wurde oder ' ob gerade eihe plötzliche Lastminderung auf diesen Wert eingetreten ist. Gerade in diesem Fall ist mehr Verbrennungsluft vorhanden, weil der Läufer des Abgasturboladers infolge seiner kinetischen Energie mehr Verbrennungsluft verdichtet, als es der augenblickliehen Belastung des Motors entspricht. Durch den vom Regler freigemachten Abblasequerschnitt kann wohl für den normalen Betrieb die überschüssige Verbrennungsluft entweichen, nicht aber die durch die kinetische Energie des Läufers des Abgasturboladers bei plötzlicher Lastminderung geförderte überschüssige Verbrennungg luft. Dieses Verfahren gestattet zwar die Turboladerauslegung günstiger zu gestalten, so daß im Teillaotgebiet der Turbolader nicht pumpt und bei höheren Belastungen günstigere Wirkungsgrade erzielt werden können. Aber auch diesea Verfahren hat den Nachteil, daß bei schnellen Lastminderungen infolge der kinetischen Energie der Läufer des Turboladers mohr Verbrennungsluft verdichtet wird, als es der augenblicklichen Belastung des Motors entspricht. Das hat zur PoIgG., daß der Arbeitspunkt des Gebläses in den Pumpbereich verschoben wird. Dadurch entstehen Perioden, in denen der Motor infolge des Pumpeηο des Abgasturboladers keine Leistung bzw, kein Drehmoment abgeben kann. Infolgedessen kann ein Motor mit einer solchen Regeleinrichtung ebenfalls nur für bestinmte Betriebszweoke verwendet werden.
Hin weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, daß bei schneller Belastung die natürliche Trägheit des aufgeladenen Motoro dadurch vergrößert wird," daß e~in Teil der geförderten Verbrennungsluft
SAD ORIQlNAl
%
durch die geöffneten Abblaseflächen entoveicht.
Diese l'nchteile der bisher bekannten Verfahren «erden durch die Erfindung dadurch behoben, daß in dem zur Herstellung dec Gasluftwc iiches vorgesehenen Vorraum, angeordnet zwischen Abgasturbolader und Motor, ein Abblaseventil vorgesehen ist, dessen jeweiliger ^bblasequerschnitt durch den zugeordneten erforderlichen Ladeluftdruck bestimmt wird. Der erforderliche Ladeluftdruck wird 'ioderuTi durch die PüllungR.c:teilung -los Drehzahlreglers gegsben. "Ue Anordnung eines Abblaseventilβ rait einer solchen Steuerung ergibt den Vorteil, daß bei plötzlicher Belastungsminderung keine störung der Luftversorgung des Motors infolge einer Pumpwirkung us« Turboladers eintreten kann. Bei plötzlicher Entlastung tfird gleichzeitig der öffnungsdruck des Abblaseventils verringert, 30 cKß momentan der zu hohe Luftdruck durch Abblasen reduziert wird.
Gas iibgasturboladergebläse wird durch die Abblaseluft zusätzlich belastet. Die abgeförderte Luftmenge vergrößert sich, so daß das Gebläse immer im stabilen Bereich arbeitet. Bei plötzlicher Be-Iaojfcungszunähme wird auch momentan das Abblaseventil geschlossen, LO daß die gesamte vom Gebläse geförderte Luft für den läotor als Verbrennungsluft zur Verfugung steht.
Ii: "abführung kann darin bestehen, daß ein drehzalilabh"noiger ':co'lcr den Druck iir, Vorraum durch VorV.nderung des Drucket einer auf dem Abblaseventil lastenden Druckeinrichtung u. a. regelt. a±:, V.ann bei einer bevorzugten Auoführungsform des Verfahrens nach der Erfindung in vorteilhafter .Vcise dadurch erzielt v/erden, >daß (Jio Ton-pannung einer auf dem Abblaseventil lastenden Peder durch den verstellbaren Kolben eines mechanisch, hydraulisch oder.pneumatisch beaufschlagten Tervornotors bestimmt wird, dessen Stellorgan ober ein Hebel ryr-tein von dem Regler ff^scH^SalNAfcyird. Die Ver—
909808/0316 1A© ö«^1^^
icann &z.eh dumsh &eti Druckt der im äsip*,iiaiim. zwX&c&&& . ; frireltrt)liir sand Ejlinder herrse&t=,. %etä-fe±g1fc werden,,.Sc.,^^,:susll· jttÖ.zlieli., «änren eine entspreehsmde Jiusföiii^iig. öes Eylxj^ajrs» des ... *■
ale SteTaeyang äes Al)l>jLasieTrieptils irpriZi^neiuiieii,. ?. - -.
"bai* νοίΐ. Se^ tn) Vori-amn' ϊ)^3*1.ηΊΐϊι;ϊίΘΗ Tuit isetäfegt, 't bbäld" äei·" ""' "^faci" im lfoa*i?SMin groirer ist air· ?!& Ύό& Segler ^xiiüc^ellfe Eeller-
Bas Yerfahmen nach der Erfindung let in
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, t eine
Otto-Motor iin lotreeliten iangBseIiuitt mit
>· 2 ein -AupfilMrunssbeif^iel in . „_ , -.scbjiiitit mit paeuinatiseJier
ill)i), 3 ein 3Sf.eiteiPes Ausführungsaaeispiel. Bit uirelrter .
pneumatiricher· Steuerung^ l'eawi*rclila£:t duireli .--. , !den Ladedrucic 'zwiscjieii .läiö-chyentil iffi Zylinder und Aiißencürtielc,. .
iia Afefe. -1 iSsi^geirtellte· Jj^gelcelaa^rielituiig aiibtltet :folge"nder-
ψ r^-t koinprimier-
angebau.t tea· Ίλχ£% !»femaä'scKl-a.gten. Wur-f&mn-: 1 irt. «f-ihv "Äi»Mä-s'evivt.iü"i-^ön '2/linter
flii.r> IiIcIi^1;ilaipgföste3Ite- •'(5armI.^ielive;Ri'iil-?''in <ien ^ei Tie ly*fftaBg;i 5 ;d«ii .ÄliWssp-öCitiit^esia^; ^ν¥·.1ϊ<ϊ1: yoji- -eueiii ?MbläseventiΪ-- ·
gehalten, iitit «leeseai Seliaft 5 ein Püfi-i'ttn^sö-t-ücür" fe" " ist, airf dein eine yorgenpaiinte druckfeder 7 intzt» de säen i:?- das Ende einer Kolben stange 8 bildet.'jMo Kolbenstange 8 tätigt einem Kolben 9, der sieh in .einem Zylinder 10. Mn- und toerbeivegt* Ms""anäere Ende der TColbeöstaiige 8 irt bei 11 mit dem
einen Ende eines Hebele 12 gelenkig verbunden, dessen anderes LnJe auf einem federbelasteten Auflager 15 aufruht. Zwischen der Kolbenstange 8 und dem Auflager 13 ist an dem Hebel 12 bei 14 ein Zug- und Druckglied 15 gelenkig gelagert, das an einem Schieber 16 gelenkig befestigt ist, der in einem von Drucköl beaufschlagten Zylinder 17 an beiden Enden mittels 1!ansehen 10 und 19 flüssigkeitsdicht geführt ist." Die Flanschen 18 und 19 verseiilieOen die Durehtritte 20 und 21 des Zylinders 10 in der 17ull—Stellung, die der jv/eils eingestellten Leistung des Hotors entspricht, und bei der die Feder 7 eine Vorspannung erhalten hat, die den bei dieser Leistung entsprechenden Druck besitzt. Oberhalb üeij federnd abgestützten Auflagers 1p ruht auf dem Hebel 12 ein Kurvenstück 22, das den einen Hebelarm eines 2-armigen Hebels 23 darstellt, der urs den drehzapfen 24 drehbar im Gehiittüe 25 gelagert ist. An dem- anderen Ende des z- eiarmigen Hebels 23 greift die von dec ηΙ&'Λ dargestellten Regler bewegte Ütellstangö 26 gtilonirig an.
Cn der v!egler mittels der Stellstange 26 den Hebel 2'} in die mit c Lcscieiin&te strichpunktiei'te Stellung bringt, aann v.irS das l'Carvcnctück 22 den Hebel 12 nach unten drücken·und- ^-2dt den. ochicbi.r 16, so äaZ Drucköl iurch die Cffnung 21 in den .Raum unterhalb des Kolbens 9 eintritt, ^dureh wird die Forspannung der auf das Abblaseventil 4 wirkenden feder 7 soweit verringert, daß der Druck fe·*» Luft im Vorraum 1 das Ventil 4 anhebt, und zwar so lan!;e, bis ein Druckausgleich zwischen Luftdruck und Fe der druck stattgefunden hat.
ji-w Lu ..bb. 2 dargestellte Regeleinrichtung arbeitet v:±-j folgt: In dö.a von dera nicht "dargestellten Ibgasturboladcr :.:lt ?roiiprLnisrr-s te-r Luft beaufschlagten Vorraum 1 ist ein Abblasestutssi&n 2. ange^ ., baut, hinter dem das nicht dargestellte Gasmischventil in den
Torraum einmündet.
Die Öffnung des Abblase Stutzens 2 wird von etnern Ä verschlossen gehalten, mit dessen Schaft 5 ein Führungrstuclr 6f". :'^ mit dem Boden 27 verbunden ist, auf dem eine vorge spannte Druck"- ^ feder 7 sitzt, deren anderes Widerlager die Oecke 28 des Gehäuses 29 bi-ldet. Durch die Rohrleitung 31 wird die komprimierte Luft des Vo raunies 1 in den Raum 30 des Gehäuses 29 geleitet und hält über das als Kolben ausgebildete Führungsstück 6 zusammen mit der Druckfeder 7 das Ventil 4 geschlossen. Durch die Rohrleitung 32, welche einen größeren Querschnitt besitzt als die Rohrleitung 51, wird die komprimierte Luft in den Raum 34 des Steuerventilgehäusec 33 geführt. Das Ventil 35 hält mittels seiner 'Druckfeder 36 in Sitz 37 dasSteuerventilgehäuse 33 verschlossen.
Bei einer plötzlichen Entlastung des Motors wird,durch- den nicht · dargestellten Drehzahlregler der locken 22 im Uhrzeigersinn verstellt und damit die Druckfeder 36 einen gewissen Betrag entspannt. Dadurch ist die Druckfeder 36 nicht mehr im Stande, das Ventil 35 im Sitz 37 geschlossen zu halten. Die komprimierte Luft im Raum 34 des'Gehäuses 33 entweicht durch die Öffnung 38. Durch die Rohrleitung 32 entweicht nun auch die komprimierte Luft des Gehäuses 30. Die im Querschnitt kleinere Rohrleitung 31 kann nur einen geringen Teil der durch die,Rohrleitung 32, entweichenden Luft ersetzen. Die auf dem als Kolben ausgebildetenF.ührungsstück 6 lastende komprimierte Luft ist nun zum.großen Teil entspannt und kann zusammen mit der Druckfeder 7 das Ventil 4 nicht verschlossen halten. Die
* ■■■■■■ "-■'■"'.-". -■■ - -' '-. ' " ' ■ ■ ■-" komprimierte Luft im Vorraum 1 entweicht durch den Stutzen 2 ins Freie, und zwar solange, bis eich mittels des Nockens 22, dem Ventil 35 und Drucfcfeder 36 ein neuer GIeichgewichtszustand eingestellt hat.
' · '■ ■·.·.■ .--- BAD 909808/0316 - 7 -
Die in Abb. 3 dargestellte JEtegeleinriöhtung arbeitet wie folgte In den von dem nicht dargestellten Abgasturbolader mit komprimierter 2*i£|;. beaufsehla-gten Vorraum T ist ein Äbhlasestutzeii ,2- angebaut^ hinter den1 das nicht· «dargestellte SasmirehVentil in den Vor— raum
Die Öffnung des Abblase stutssens 2 -wird von einem Abblase ventil 4 vorccnloEcen genalten, mit des res Seiiaft 5 ein als liolben wirkendes I'ünrungsstlißk 6 Trerbunden ist- Die Trtsargespamaten Drackfedern 39 und 4O'druekeii' über "den IReäerieller 41! und Selaafib'42 auf das Ventil 4. Txiren die Trennwand 43 uaaä das EShTaingsstüäek 6 wird ein wcuekrawR 44 gebildet, in weleheiD durch die Eonrleitiing 31 die' fcompririlerte liiift des ?©rrauaies 1 geleitet wiz'ä, welche zusammen "mit den IPedern 39 und 4'D das Ventil 4 gesenlosseia iaält. Buren die Trennwand 43 ®η€· den K©l?ben 45 wird ain weiterer ]Ea«m 4^ .ge— bildet, wclelaer mit dem atmospnäriseilen Druek dar£fa: die Öffnung 4"?.. in Verbindung steht. Daren die Hehrleitung 46 .stellt der Saue 49 ..liber -cteßi KollKon. 45 mit .dem iiient -da^eistellten ©aisniltcnventil in Verbindung. ........ . .
Bei- einer plötzlichen iEntlastung des Botiors wirf ler !Druck im 49 weisentiieb geriaigei·,'da die femissiidriOBsselKlappe «des liiciht dar— .ge.riteTixen*'"SasäiseiiTireaatiZLs fast ,geselai"©ssein wird und dadjiren den Druck im "ifischrauin &e.b Gaismisclnrentilis weit unter den normalen, atm,« Druck' seiiktV Durch den atÄböphäriGehesn. Ifuftdruelc vird der Kolben 4$ "nach diaen bewegt und spannt iäaailt die Drui©kf<eiäer 4Of gleicn-K^Iti^ WlrÜ dabei"''ül'e"Druekfedsr 33 z. f- «ntfspaaakifc,. Der Druck atif: dem'Ventil" 4'wird geringer» da ffiur noch der "Druci: des^ Vörranames H durch die Bohrieitung 31 auf dem^aIs Kolben wirkendem JPühitingsntücsk 6 lartet. Das Ventil 4 wird d-ureb den ist Vorraum 1 den .ituck der fcompriiniertön I<uft angfchobon," und die Luft entweicht in,' 1 reie,, bin eich ein Gl-G3lcbgey;i-ßJitiöaustMn%' eir
lmt. 9iOSai8/Ö31ßßÄD ORIGINAL _ fl _

Claims (1)

  1. Patentansprüche 145 199 θ
    1. Verfahren zur Regelung des Aufladedruckes eines Viertakt-Otto-] otors, insbesondere Gasmotors, mit Aufladung der Verbrennungsluft mittels Abgasturboladers in dem mit dem Zylinder in Verbindung stehenden, zur Herstellung des Gas-Luftgemisches dienenden Vorraum mittels einer reglergesteuerten Abblasevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Vorraum durch Veränderung des Druckes einer auf einem Abblaseventil lastenden Druckeinrichtung als Funktion der Belastung geregelt wird, z. B. mittels eines drehzahlabhängigen Reglers.
    2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£ die Vorspannung einer auf dem Abblaseventil lastenden Feder durch den verstellbaren Kolben eines hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Servomotors beeinflußt wird, dessen Stellorgan.über ein Hebelsystem von dem Regler verstellt wird. -
    5. Torfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Abblaseventil der im Vorraum herrschende Druck lastet, der von einem von dem Regler beeinflußten nachgeschalteten Abblaseventil geregelt wird.
    %. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Abblaseventils durch die Druckdifferenz zwischen lern vom Abgasturbolader erzeugten Ladedruck, dem Druck im Vorraum md dem Außendruck geregelt wird0
    909808/0316
    BAD
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