DE1916374A1

DE1916374A1 - Four-stroke diesel internal combustion engine with at least one free-running turbocharger group

Info

Publication number: DE1916374A1
Application number: DE19691916374
Authority: DE
Inventors: Anton Steiger
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-03-29
Publication date: 1970-10-01

Description

P. 4329 •Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz P. 4329 • Sulzer Brothers Aktiengesellschaft, Winterthur / Switzerland

Viertakt-Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens einer freilaufenden Turboladegruppe Four-stroke diesel engine with at least one free-running turbocharger group

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens einer freilaufenden Turboladegruppe, die besonders zur Aufnahme einer Stossbelastung durch Drehmomentspitzen geeignet ist.The invention relates to a four-stroke diesel internal combustion engine with at least one free-running turbocharger group, which is particularly suitable for absorbing shock loads from torque peaks.

Die bekannten turboaufgeladenen Dieselbrennkraftmaschinen sind an sich zur Aufnahme von Stossbelastungen durch Drehmomentspitzen im Teillastbereich in einem gewissen Masse geeignet."In vielen Fällen, wie z.B. bei Antriebsmaschinen von Eisbrechern, reicht jedoch die normale Belastbarkeit nicht aus. Es kommt dann zum Rauchen der Maschine, eventuell sogar zu einem Absinken ihrer Drehzahl.The well-known turbo-charged diesel internal combustion engines are in themselves to absorb shock loads from torque peaks in the partial load range to a certain extent suitable. "In many cases, such as with prime movers of icebreakers, however, the normal resilience is not sufficient. The machine will then smoke, possibly even to a drop in their speed.

Es ist andererseits bei Motoren für Strassenfahrzeuge bekannt, zur Verbesserung der Drehmomentkurve im unteren Drehzahlbereich eine Ueberladung vorzunehmen und überschüssige Abgase im oberen Bereich der Drehzahlkurve des Motors abzublasen. Zur Steuerung des Abblasens müssen inOn the other hand, it is known in engines for road vehicles to improve the lower torque curve Speed range to carry out an overload and excess exhaust gases in the upper part of the speed curve of the Blow off the engine. To control the blow-off, in

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diesem Falle besondere Steuerorgane vorgesehen sein, die verhältnismässig kompliziert sind, insbesondere, wenn noch eine Dämpfung vorgenommen werden muss um im Betrieb Schwingungen zu vermeiden» in this case special control organs are provided, which are relatively complicated, especially if damping still has to be carried out in order to avoid vibrations during operation »

Die Erfindung hat die Schaffung einer Brennkraftmaschine der erwähnten Art zum Ziel, welche die genannten Nachteile nicht aufweist und in höherem Masse durch Drehmomentspitzen im Teillastbereich belastbar ist als die bekannten Maschinen.The invention has to provide an internal combustion engine of the type mentioned to the goal, which does not have the disadvantages mentioned and to a greater extent by torque peaks is more resilient in the partial load range than the known machines.

Die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegung der Turboladegruppe derart ist, dass im ganzen Betriebsbereich eine Ueberladung besteht und dass ι der Luftaufnehmer mit einer Abblasevorrichtung versehen ist, welche derart eingestellt ist, dass sie erst bei einem Luftdruck in Tätigkeit tritt, welcher einem Betriebszustand von...'._ über 100$ Last entspricht.The internal combustion engine according to the invention, by means of which this goal is achieved, is characterized in that the design of the turbocharger group is such that there is an overload in the entire operating range and that ι the air receiver is provided with a blow-off device, which is set in such a way that it only comes into operation at an air pressure which corresponds to an operating state of ...'._ equivalent to over $ 100 load.

Das Problem der Aufnahme von plötzlich auftretenden Drehffiomentspitzen im Teillastbereich einer Dieselmaschifie wird erfindungsgeiaäss dadurch gelöst, dass eine Vier taktmaschine als Antriebsmaschine" gewählt wird^ welöh© ä§¥ä The problem of recording of sudden Drehffiomentspitzen at partial load a Dieselmaschifie erfindungsgeiaäss is achieved in that a four-cycle engine is selected as a prime mover "^ welöh © ¥ ä ä§

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überladen werden kann, dass sie im ganzen Betriebsbereich einen Luftüberschuss aufweist, der grosser ist als der für den normalen Betrieb günstigste Wert. Bekanntlich ist z.B. bei Zweitaktmaschinen durch eine Ueberladung ein Luftüberschuss in wesentlich geringerem Kasse erreichbar, da ein höherer Druck gleichzeitig erhöhte Luftverluste beim Spül-Vorgang zur Folge hat. Erfindungsgemäss erfolgt die Ueberladung im ganzen Betriebsbereich", also nicht nur in gewissen Drehzahlbereichen, in welchen eine Erhöhung des Drehmomentes erwünscht ist, wie dies z.B. bei Fahrzeugmotoren bekannt ist. Um die Turboladegruppe gegen eine Ueberdrehzahl zu schützen, ist erfindungsgemäss der Luftaufnehmer mit einer Abblasevorrichtung versehen, welche derart eingestellt ist, dass sie erst dann in Tätigkeit tritt, wenn der Luftdruck überschritten werden sollte, welcher 100$ Last entspricht. Unter 100$ Last ist dabei die höchstzulässige Dauerlast der Maschine zu verstehen. that they can be overloaded throughout the operating range has an excess of air that is greater than that for the normal operation cheapest value. As is well known, e.g. in two-stroke engines, there is excess air due to overcharging Achievable in a much lower cash register, since a higher pressure simultaneously increases air losses during the flushing process has the consequence. According to the invention, the overcharging takes place in the entire operating range ", ie not only in certain speed ranges in which an increase in torque is desirable, as is known, for example, from vehicle engines. To protect the turbocharger group against overspeed, According to the invention, the air receiver is provided with a blow-off device which is set in such a way that it only comes into operation when the air pressure should be exceeded, which corresponds to a load of $ 100. Under $ 100 load the maximum permissible continuous load of the machine is to be understood.

Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird gewährleistet, dass der Maschine bei jedem Betriebszustand ausreichend Luft zur Verfugung steht, um eine schlagartig erhöhte Brennstoffmenge verbrennen zu können, ohne dass zuerst The measure according to the invention ensures that that the machine has enough air available in every operating state to be able to burn an abruptly increased amount of fuel without having to do so first

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die -Abgasturbine durch die Abgase beschleunigt zu werden braucht. .the exhaust gas turbine to be accelerated by the exhaust gases needs. .

• Vorzugsweise ist die Abblasevorrichtung derart eingestellt, dass ihr Betätigungsdruck imwesentlichenun 10$ höher ist als der Luftdruck im-Luf-taufnehmer bei 10O^S Last. Dadurch wird verhindert, dass das Abblasen in den normalen W ' Betriebsbereich der Maschine fällt.The blow-off device is preferably set in such a way that its actuation pressure is substantially 10 $ higher than the air pressure in the air sensor at a load of 10O ^ S. This prevents the blowdown from falling within the normal W 'operating range of the machine.

Da die Abblasevorrichtung zum Abströmen grösserer Luftmengen geeignet sein muss, hat sie vorzugsweise die Form einer federbelasteten Klappe, die über eine Entlastungsleitung mit der Abgasleitung nach der Turbine verbunden ist.Since the blow-off device must be suitable for discharging larger amounts of air, it preferably has the shape a spring-loaded flap that has a relief line is connected to the exhaust pipe after the turbine.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.The invention is explained using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.

In der Zeichnung ist ein Viertakt-Dieselmotor 1 dargestellt, welcher einen Abgassammler 2 aufweist, der über eine Abgasleitung 3 mit einer Abgasturbine 4 verbunden ist. Aus der Abgasturbine 4 gelangen die Abgase in ein Kamin 5. Die Abgasturbine 4 ist durch eine Welle mit einem Ladegebläse 6 verbunden, welches Luft aus der Atmosphäre in einen allen Zylindern der Maschine gemeinsamen Luftaufnehmer 7 fördert. Der Luftaufnehmer 7 ist mit einem Klappengehäuse 8In the drawing, a four-stroke diesel engine 1 is shown, which has an exhaust manifold 2, which over an exhaust line 3 is connected to an exhaust gas turbine 4. The exhaust gases pass from the exhaust gas turbine 4 into a chimney 5. The exhaust gas turbine 4 is connected by a shaft to a supercharger 6, which air from the atmosphere into a Air intake common to all cylinders of the machine 7 promotes. The air receiver 7 is provided with a flap housing 8

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versehen, welches an das Kamin 5 angeschlossen ist. Das Klappengehäuse 8 enthält eine Klappe 9, die durch eine Feder 10 in schliessender Stellung gehalten wird. In der Regel enthält die Maschine eine Mehrzahl von Abgassammlern und Abgasturbinen, die in einen gemeinsamen Luftsamnler fördern, wobei jedoch aus Gründen der Anschaulichkeit nur ein einziger Sammler und eine einzige Turboladegruppe dargestellt wurden.provided, which is connected to the chimney 5. The flap housing 8 contains a flap 9, which is through a Spring 10 is held in the closing position. As a rule, the engine contains a plurality of exhaust gas collectors and exhaust gas turbines in a common air collector promote, but shown for the sake of clarity only a single collector and a single turbocharger group became.

Wie bereits erwähnt, ist die Turboladegruppe der Maschine derart ausgelegt, dass im ganzen Betriebsbereich eine Ueberladung besteht, d.h. dass die Maschine einen Luftüberschuss aufweist, welcher über das Optimum bezüglich Brennstoffverbrauch hinaus geht. Zur Verhinderung von Ueberdrehzahlen der Turboladegruppe, welche zu ihrer Beschädigung führen könnten, ist die Klappe 9 vorgesehen, welche derart eingestellt ist, dass sie erst bei einem Luftdruck der im Sammler 7. befindlichen Luft abbläst, welcher ca 10$ grosser ist als der Druck, welcher 100$ Last entspricht. Durch das Abblasen wird die der Maschine zugeführte Luftntenge begrenzt, was auch zu einer Begrenzung der der Abgasturbine 4 zugeführten Abgasmenge führt. Die Turboladegruppö kann"' daher' dieAs already mentioned, the turbocharger group of the machine is designed in such a way that there is overcharging in the entire operating range, that is to say that the machine has an excess of air which goes beyond the optimum with regard to fuel consumption. To prevent over-revs of the turbo-charger group, which could lead to their damage, the flap 9 is provided, which is set so that it only blows off the air in the collector 7 when the air pressure is about 10 $ greater than the pressure, which corresponds to a $ 100 load. By blowing off the amount of air supplied to the machine is limited, which also leads to a limitation of the amount of exhaust gas supplied to the exhaust gas turbine 4. The turbocharger group can " therefore" the

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dadurch gegebene Grenzdrehzahl nicht überschreiten.Do not exceed the given limit speed.

Die erfindungsgemäss vorgesehene Anordnung der Abblasevorrichtung auf der Luftseite hat im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen auf der Gasseite den wesentlichen Vorteil, dass die Abblasevorrichtung keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist und dass auch kleinere Volumen abzublasen sind als im Falle des Äbblasens von Abgasen. Da die Abblasevorrichtung nur als Begrenzung, sozusagen als Sicherheitsvorrichtung wirksam ist und nicht während normaler, längere Zeit andauernder Betriebszustände betätigt wird j erübrigen sich auch die komplizierten, beim Abblasen auf der Abgasseite sonst notwendigen Betätigungs- und Dämpfungsorgane, die Schwingungen verhindern müssen. Die Steuerung kann unmittelbar durch den Druck des Luftaufnehmers selbst erfolgen, da dieser im Gegensatz zum Druck auf der Abgasseite im Falle von Stossaufladung nur ganz geringe Druckspitzen aufweist.The inventive arrangement of the blow-off device on the air side has in comparison to the known devices on the gas side have the significant advantage that the blow-off device does not have high temperatures is exposed and that smaller volumes have to be blown off than in the case of blowing off exhaust gases. There the blow-off device is only effective as a limitation, so to speak as a safety device and not during normal, operated for longer periods of time there will also be no need for the complicated ones when blowing off otherwise necessary actuating and damping elements on the exhaust side, which must prevent vibrations. The control can be done directly by the pressure of the air receiver itself, as this, in contrast to the pressure on the Exhaust side only very low in the case of shock charging Has pressure peaks.

Sehliesslich hat die an 'der Luftseite angeordnete Abblasevorrichtung noch den Vorteil, dass auch bei mehreren getrennten Abgasleitungen oder Abgasaufnehmern immer nur ein einziger Luft aufnehmer vorgesehen ist,. Es genügt daher eineFinally, the one on the air side has Blow-off device still has the advantage that even with several separate exhaust pipes or exhaust gas receivers only air sensor is provided. One is therefore sufficient

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einzige Abblasevorrichtung auch bei Maschinen mit grosser Zylinderzahl, wo sonst auf der Abgasseite mehrere derartige Vorrichtungen notwendig wären.The only blow-off device even in machines with a large number of cylinders, where otherwise several of these on the exhaust side Devices would be necessary.

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Claims

Four-stroke diesel engine with at least a free-running turbocharger group, characterized in that the design of the turbocharger group is such that in the entire operating range is overloaded and that the air receiver is provided with a blow-off device, which is set in such a way that it only comes into operation at an air pressure which corresponds to an operating state of equivalent to over $ 100 load.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the actuation pressure of the blow-off device is substantially 10 $ higher than the air pressure at 100 # load.

3. Machine according to one of claims 1 and 2, characterized marked that the blow-off device has a spring = Contains loaded flap that connects the Luftaufnehrcer with a downstream of the turbine Turbocharger located position is used.

OWGWAL WSPECTED

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