DE1501121C

DE1501121C - Diesel internal combustion engine with exhaust gas turbocharging

Info

Publication number: DE1501121C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Publication date: 1971-09-23

Description

daher kein selbständiger Schutz begehrt. Vielmehr sollen diese nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs geschützt werden.therefore no independent protection is sought. Rather, these should only be used in connection with the subject matter of the main claim are protected.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.The invention is explained below by way of example with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Strömungskreis zur Speisung eines Dieselmotors mit der den Sauerstoffträger bildenden Luft;F i g. 1 schematically shows the flow circuit according to the invention for feeding a diesel engine the oxygen-forming air;

F i g. 2, 3, 4 und 5 sind schematische Teilansichten von vier verschiedenen Ausführungsformen eines wesentlichen Teils des in F i g. 1 dargestellten Speisekreises. F i g. 2, 3, 4 and 5 are partial schematic views of four different embodiments of a essential part of the in F i g. 1 shown feed circuit.

Der Speisekreis des Motors M ist in an sich beThe feed circuit of the motor M is in itself

insbesondere zum Antrieb von schweren Fahrzeugen, ίο motor antreibt, wie etwa Eisenbahntriebwagen, bestimmt sind, wird Die zur Drehzahlregelung des Kompressors derespecially for driving heavy vehicles, ίο motor drives, such as rail cars, the speed control of the compressor is used

die Leistung der Kompressionskältemaschine in Kältemaschine verwendbaren Antriebe, wie Riemendirekter Abhängigkeit von der Drehzahl der Diesel- trieb mit veränderbarem Riemenscheibendurchbrennkraftmaschine gesteuert. Dies bringt den Nach- messer, Hydromotor, hydraulische Kupplung und teil mit sich, daß der Kompressor der Kompressions- 15 regelbarer Elektromotor sind für sich bekannt, kältemaschine erst in dem Augenblick auf eine Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 5 wirdthe performance of the compression refrigeration machine in drives that can be used in refrigeration machines, such as direct belt dependence on the speed of the diesel drive with variable pulley internal combustion engine controlled. This entails the follow-up, hydraulic motor, hydraulic clutch and, in part, that the compressor, the compression-adjustable electric motor are known per se, refrigerator only at the moment on a For the subjects of claims 2 to 5 is

höhere Drehzahl gebracht wird, in dem auch die Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine ansteigt. Die Leistung der Kompressionskältemaschine steigt also mit Verzögerung relativ zur Drehzahlerhöhung der Dieselbrennkraftmaschine an.higher speed is brought, in which the speed of the diesel engine increases. the The performance of the compression chiller increases with a delay relative to the increase in speed Diesel engine on.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dieselbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung so auszubilden, daß die Kompressionskältemaschine bereits in dem Augenblick eine erhöhte Kühlleistung abgibt, in dem dies im Hinblick auf den Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine erforderlich wird. Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des von derThe invention is based on the object of a diesel internal combustion engine with exhaust gas turbocharging to train so that the compression refrigeration machine already at the moment an increased cooling capacity outputs, in which this is necessary with regard to the operation of the diesel engine. the Internal combustion engine according to the invention is characterized in that the control of the

Brennkraftmaschine mittelbar angetriebenen Korn- 30 kannter Weise ausgebildet und enthält, wie in F i g. 1 pressors der Kältemaschine zusammen mit der Rege- dargestellt, ein Turboverdichteraggregat zur Speisung lung der Brennstoffeinspritzung der Brennkraft- des Motors M mit Vorverdichtung unter Ausgang maschine in der Weise erfolgt, daß einer Leistungs- von Luft A₀ unter Atmosphärendruck und bei Außenerhöhung der Brennkraftmaschine eine Erhöhung der temperatur, wobei dieses Aggregat durch zwei in Kompressordrehzahl entspricht. Die Regelung der 35 Reihe geschaltete Verdichter 1 und 2 gebildet wer-Kompressionskältemasdiine erfolgt also unabhängig den kann, welche z. B. Fliehkraftverdichter sind und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Damit
besteht die Möglichkeit, die Drehzahl des Kompressors zu steigern, bevor sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht bzw. bevor die Brennkraft- 40 tors M abgenommen wird, einen primären Ausmaschine in ihrer Leistung gesteigert wird. Es steht tauscher 6, in welchem das warme Strömungsmittel, also immer in dem Zeitpunkt, in dem es erforderlich
ist, eine entsprechende Kälteleistung der Kältemaschine zur Verfügung. Auf diese Weise läßt sichInternal combustion engine indirectly driven grain 30 is formed in a known manner and contains, as in FIG. 1 pressors of the refrigeration machine together with the Reg- shown, a turbo compressor unit for feeding the fuel injection of the internal combustion engine M with pre-compression under the output machine in such a way that a power of air A ₀ under atmospheric pressure and with external increase of the internal combustion engine a Increase in temperature, this unit corresponding to two in compressor speed. The regulation of the 35 series-connected compressors 1 and 2 formed who-Kompressionskältemasdiine is therefore independent of the can, which z. B. centrifugal compressors and the speed of the internal combustion engine. In order to
there is the possibility of increasing the speed of the compressor before the speed of the internal combustion engine increases or before the internal combustion engine M is removed, a primary machine is increased in its output. There is exchanger 6, in which the warm fluid, so always at the point in time when it is required
is, a corresponding cooling capacity of the chiller is available. In this way you can

die Dieselbrennkraftmaschine insbesondere hinsieht- 45 des Motors M oder auch ein unabhängiger Kühlkreis lieh ihrer verfügbaren Leistung erheblich besser als sein kann, und einen Sekundäraustauscher 8, in welbisher den verschiedenen Betriebserfordernissen an- chem das warme Strömungsmittel, nämlich die aus passen. dem Primäraustauscher 6 austretende verdichtetethe diesel internal combustion engine in particular looks at the engine M or an independent cooling circuit lent its available power considerably better than can be, and a secondary exchanger 8, in which the warm fluid, namely the fluid, has so far been adapted to the various operating requirements. the primary exchanger 6 exiting compressed

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung LuitA.₂, Wärme an ein kaltes Mittel abgibt, z.B. sind zur Regelung des Kompressors eine direkt von 50 das Kühlmittel des Strömungskreises 9 einer mit der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe einem Verdichter versehenen Kältemaschine 10, sowie eine auf der Welle des Kompressors sitzende, welche in an sich bekannter Weise einen Verdichter in ihrem Durchmesser veränderbare und über die 12, einen Kondensator 13, ein Entspannungsventil 14 Regelung der Brennstoffeinspritzung steuerbare Rie- und einen den Sekundäraustauscher 8 bildenden Vermenscheibe vorgesehen. Dies stellt eine besonders 55 dämpfer 15 enthält.According to an advantageous feature of the invention LuitA. ₂ , gives off heat to a cold medium, for example, to regulate the compressor, a refrigeration machine 10 provided directly from 50 the coolant of the flow circuit 9 a pulley driven by the internal combustion engine a compressor, as well as a refrigerator 10 sitting on the shaft of the compressor, which is known per se Way a compressor variable in its diameter and via the 12, a condenser 13, an expansion valve 14 regulation of the fuel injection controllable Rie and a secondary exchanger 8 forming a pulley disk is provided. This represents a special 55 damper 15 contains.

einfache und betriebssichere Vorrichtung zur Rege- Erfindungsgemäß wird nun der Verdichter 12 dersimple and reliable device for regulating According to the invention, the compressor 12 is now the

lung und zum Antrieb des Kompressors dar. Kältemaschine 10 durch eine Übertragungsvorrich-treatment and to drive the compressor. Refrigeration machine 10 through a transmission device

Unter Verwendung einer hydraulischen Einrich- tung 16 angetrieben, welche so ausgebildet ist, daß tung ist es vorteilhaft, zur Regelung des Kompressors die Leistung der Kältemaschine 10 unabhängig von eine direkt von der Brennkraftmaschine angetriebene 60 der Drehzahl des Motors M verändert werden kann, und über die Regelung der Brennstoffeinspritzung in Man kann dann bei einer voraussichtlichen Zu-Driven using a hydraulic device 16, which is designed in such a way that it is advantageous to control the compressor, the output of the refrigeration machine 10 can be varied independently of the speed of the motor M driven directly by the internal combustion engine, and via the regulation of the fuel injection in Man can then be carried out with an anticipated supply

ihrer Fördermenge steuerbare Pumpe vorzusehen, nähme der Belastung des Motors M vor dem Aufdie einen auf der Welle des Kompressors sitzenden treten derselben die Kältemaschine 10 so beeinflushydraulischen Motor antreibt. In ähnlicher Weise sen, daß sie mit einer gewissen Voreilung die Leikann man vorzugsweise zur Regelung des Kompres- 65 stung liefert, welche in dem Augenblick erforderlich sors auch eine zwischen der Brennkraftmaschine und ist, in welchem der Motor M beschleunigt wird, um dem Kompressor angeordnete hydraulische Kupplung der vorausgesehenen Lasterhöhung zu genügen, verwunden, wobei die in die Kupplung eingeführte Das von der Kältemaschine 10 gelieferte zusätz-Providing a pump that is controllable for its delivery rate would take the load on the motor M before the step on the one seated on the shaft of the compressor, which drives the refrigerating machine 10 in such a way as to influence the hydraulic motor. In a similar way, it can be supplied with a certain advance, preferably for regulating the compression, which is also necessary between the internal combustion engine and when the motor M is accelerated, arranged around the compressor hydraulic clutch to meet the anticipated increase in load, wound, with the introduced into the clutch The additional supplied by the refrigeration machine 10

auf der gleichen Welle 3 sitzen und von einer Turbine 4 angetrieben werden, z. B. einer Axialturbine, deren Triebmittel an den Auspuffgasen 5 des Mo-sit on the same shaft 3 and are driven by a turbine 4, e.g. B. an axial turbine, whose propellant to the exhaust gases 5 of the engine

nämlich die verdichtete Luft A₁ am Ausgang des Verdichters 2, Wärme an einen Strömungskreis für ein Kühlmittel 7 abgibt, welcher z. B. der Kühlkreisnamely, the compressed air A ₁ at the outlet of the compressor 2, gives off heat to a flow circuit for a coolant 7, which z. B. the cooling circuit

liehe Kältemittel kann dann zweckmäßig in einer in F i g. 1 sichtbaren Kammer R aufgespeichert werden, welche an dem Strömungskreis 9 des Kältemittels vor dem dem den Sekundäraustauscher 8 bildenden Verdampfer 15 vorausgehenden Entspannungsventil 14 angeordnet ist.Borrowed refrigerant can then expediently in a in F i g. 1 visible chamber R , which is arranged on the flow circuit 9 of the refrigerant in front of the expansion valve 14 preceding the evaporator 15 forming the secondary exchanger 8.

Der Speisekreis des Motors M kann, wie in Fig. 1 dargestellt, zweckmäßig ein Verschlußorgan 11 aufweisen, welches gestattet, bei Beschleunigung des Motors einen unmittelbaren Einlaß von den Sauerstoffträger bildender Luft A₀ unter Atmosphärendruck und mit der Außentemperatur vorzunehmen, wobei dieses Verschlußorgan 11 so angeordnet ist, daß diese Zufuhr zwischen dem Primäraustauscher 6 und dem Sekundäraustauscher 8 erfolgen kann, so daß der auf diese Weise zugeführten Luft A₀ immerhin die Temperatursenkung zugute kommt, welche durch ihren Durchgang durch den Sekundäraustauscher 8 erzeugt wird.The feed circuit of the motor M can, as shown in Fig. 1, expediently have a closure member 11 which, when the engine is accelerating, allows a direct intake of the oxygen carrier forming air A ₀ under atmospheric pressure and at the outside temperature, this closure member 11 so is arranged so that this supply can take place between the primary exchanger 6 and the secondary exchanger 8, so that the air A ₀ supplied in this way still benefits from the temperature decrease which is generated by its passage through the secondary exchanger 8.

Die Übertragungsvorrichtung 16 kann zweckmäßig, wie schematisch in F i g. 1 dargestellt, durch einen mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Regeltrieb gebildet werden, welcher weiter unten genauer erläutert ist. Die Einstellung dieses Regeltriebs wird durch das Organ gesteuert, welches die Brennstoffeinspritzung in den betreffenden Motor M regelt und im allgemeinen die Form eines handbetätigten Griffs 50 hat.The transmission device 16 can expediently, as shown schematically in FIG. 1, are formed by a mechanical, hydraulic or electrical control drive, which is explained in more detail below. The setting of this regulating drive is controlled by the element which regulates the fuel injection into the relevant engine M and is generally in the form of a hand-operated handle 50.

Nachstehend sind vier mögliche Ausführungsformen dieses Regeltriebs beispielshalber erläutert. Four possible embodiments of this control drive are explained below by way of example.

Gemäß der ersten in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen mechanischen Regeltrieb mit Keilriemen gebildet. Diese enthält eine Riemenscheibe mit verstellbarem Flansch 51, welche unmittelbar von einer Welle 52 angetrieben wird, welche drehfest mit einem sich drehenden Teil des Motors M verbunden ist, sowie eine Riemenscheibe mit verstellbarem Flansch 53, welche von dem Treibriemen 54 des Regeltriebs angetrieben wird und auf der Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 befestigt ist.According to the first in FIG. 2, the transmission device 16 is formed by a mechanical variable speed drive with a V-belt. This contains a pulley with adjustable flange 51, which is driven directly by a shaft 52, which is non-rotatably connected to a rotating part of the motor M , and a pulley with adjustable flange 53, which is driven by the drive belt 54 of the variable speed drive and on the shaft of the compressor 12 of the refrigerating machine 10 is attached.

Die z. B. von der Riemenscheibe 53 getragene Regelvorrichtung dieses Regeltriebs wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert.The z. B. carried by the pulley 53 control device of this control drive is then through the position of the handle 50 is controlled.

Gemäß der zweiten in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen hydraulischen Regeltrieb mit Pumpe und Motor gebildet. Der Regeltrieb enthält daher eine hydraulische Pumpe 55, welche unmittelbar von einer Welle 56 angetrieben wird, welche mit einem sich drehenden Teil des Motors M drehfest verbunden ist, wobei die hydraulische Pumpe mit Einrichtungen zur Regelung ihrer Förderleistung versehen ist, sowie einen hydraulischen Motor 57, welcher von der Pumpe 55 über Leitungen 58 gespeist wird und die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt. According to the second embodiment shown in FIG. 3, the transmission device 16 is formed by a hydraulic control drive with a pump and motor. The control drive therefore contains a hydraulic pump 55 which is driven directly by a shaft 56 which is connected to a rotating part of the motor M in a rotationally fixed manner, the hydraulic pump being provided with devices for regulating its delivery rate, as well as a hydraulic motor 57, which is fed by the pump 55 via lines 58 and drives the shaft of the compressor 12 of the refrigeration machine 10.

Die Regelung der Förderleistung der hydraulischen Pumpe 55 wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert. . . .The control of the delivery rate of the hydraulic pump 55 is then through the position of the handle 50 controlled. . . .

Bei der dritten in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch eine hydraulische Kupplung 59 gebildet, deren Eingangswelle 60 von dem Motor M z. B. über ein Übersetzungsgetriebe 61 mit Kegelrädern angetrieben wird und deren Ausgangswellc 62 unmittelbar die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt. The third in FIG. 4 illustrated embodiment, the transmission device 16 is formed by a hydraulic clutch 59, the input shaft 60 of the motor M z. B. is driven via a transmission gear 61 with bevel gears and the output shaft 62 directly drives the shaft of the compressor 12 of the refrigeration machine 10.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche z. B. durch ein Ventil 63 gebildet werden und die hydraulische Kupplung 59 mit einer Flüssigkeitsreserve 64 verbinden, um die in die hydraulische Kupplung 59 eingeführte Flüssigkeitsmenge zu verändern, wobei das Ventil 63 durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert wird.There are facilities provided which, for. B. be formed by a valve 63 and the hydraulic clutch 59 with a fluid reserve 64 connect to change the amount of fluid introduced into the hydraulic clutch 59, wherein the valve 63 is controlled by the position of the handle 50.

Bei der vierten in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen elektrischen Regeltrieb gebildet, welcher einen Gleichstromerzeuger 65, welcher unmittelbar von einer mit einem sich drehenden Teil des Motors M drehfest verbundenen Welle 66 angetrieben wird, sowie einen Gleichstrommotor 67 enthält, welcher von dem Stromerzeuger 65 über Verbindungen gespeist wird und die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt, wobei der Gleichstrommotor 67 mit einem einen veränderlichen Widerstand 70 enthaltenden Erregerkreis 69 versehen ist.In the fourth in FIG. 5, the transmission device 16 is formed by an electric control drive, which contains a direct current generator 65, which is directly driven by a shaft 66 connected in a rotationally fixed manner to a rotating part of the motor M , as well as a direct current motor 67 which is driven by the current generator 65 via connections is fed and drives the shaft of the compressor 12 of the refrigeration machine 10, the direct current motor 67 being provided with an excitation circuit 69 containing a variable resistor 70.

Der veränderliche Widerstand 70 wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert.The variable resistor 70 is then controlled by the position of the handle 50.

Claims

Patent claims:

1. Diesel internal combustion engine with exhaust gas turbocharging and a charge air cooling circuit with charge air cooler and at least one further charge air cooler connected downstream on the air side, which works as an evaporator of a compression refrigeration machine in which the compressed air emerging from the first charge air cooler gives off its heat to the refrigerant, characterized in that the control of the the internal combustion engine (M) indirectly driven compressor (12) of the refrigeration machine (10) together with the control of the fuel injection of the internal combustion engine in such a way that an increase in the output of the internal combustion engine corresponds to an increase in the compressor speed.

2. Diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that for controlling the Compressor (12) a belt pulley (51) driven directly by the internal combustion engine (M) as well as one seated on the shaft of the compressor, variable in diameter and A belt pulley (51) which can be controlled via the regulation (50) of the fuel injection is provided.

3. Diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that for regulating the compressor (12) a pump (55) which is driven directly by the internal combustion engine (M) and whose delivery rate can be controlled via the regulation (50) of the fuel injection is provided which has a drives the hydraulic motor (57) seated on the shaft of the compressor.

4. Diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a hydraulic clutch (53) arranged between the internal combustion engine (M) and the compressor is provided for controlling the compressor (12) and that the amount of fluid introduced into the clutch via the control (50) the fuel injection is controllable.

5. Dieselbrennkraftmaschtne according to claim I, characterized in that for controlling the Compressor (12) a direct current generator driven directly by the internal combustion engine (Λ /)

(65) is provided, the one sitting on the shaft of the compressor, an excitation circuit (69) with a resistor (70) which can be controlled via the control system (50) of the fuel injection DC motor (67) drives.

1 sheet of drawings