DE2441873A1

DE2441873A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung der ansaugluft eines aufgeladenen dieselmotors mit schwachem kompressionsgrad

Info

Publication number: DE2441873A1
Application number: DE2441873A
Authority: DE
Inventors: Bernard Treuil
Original assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt Saint Denis (frankreich) Ste
Current assignee: D'etudes De Machines Thermiques Semt Saint Denis (frankreich) Ste
Priority date: 1973-10-16
Filing date: 1974-08-31
Publication date: 1975-06-19
Also published as: BR7407621D0; DD113067A5; FI302074A; JPS5065713A; ES429453A1; SE408576B; SE7412549L; PL114827B1; DK141260B; US3977195A; DK540274A; NL7411074A; IN142745B; DK141260C; FI59461B; GB1482605A; NO743662L; NO147395B; CH579708A5; NO147395C

Description

NAOHGEjRElQHT

2VB/HB/CC/23.765 '

4.03.1975 ' ., "■■■...■

12. März 1975 P 24 41 873.3

SOCIETE D'ETUDES DE MACHINES THEEMIQUES

2, Quai de Seine .- . .

93202 - SAINT-DEFIS, Frankreich .

"Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung der Ansaugluft eines aufgeladenen Dieselmotors mit schwachem Kompressionsgrad."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur wenigstens zeitweiligen Aufbereitung und Behandlung der Ansaugluft, die gegebenenfalls vorverdichtet ist, eines Verbrennungsmotors mit vorzugsweise hin- und hergehendem Kolben, insbesondere mit spontaner Zündung durch Kompression, und mit Brennstoffeinspritzung, insbesondere von Dieselmotoren, die vorzugsweise stark (bis zu einem Aufladungsgrad, der z.B. 5 erreichen kann) aufgeladen sind und mit niedrigem Volumenkompressionsgrad (z.B. zwischen 8 und 12), insbesondere während des Startens oder Anlassens und eventuell auch bei schwachen Belastungen, insbesondere bei Langsamlauf des Motors, arbeiten, und

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hat ferner eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens zum Gegenstand. Die Erfindung behandelt auch verschiedene Anwendungen und Nutzbarmachungen, die aus der Ausführung dieses Verfahrens und/ oder der genannten Vorrichtung folgen, und Systeme, Geräte, Maschinen, Fahrzeuge, Ausrüstungen und Einrichtungen, die mit derartigen Vorrichtungen versehen sind.

Es ist in der Technik bekannt, dass man zur Vergrösserung der Leistung eines aufgeladenen Dieselmotors den Druck der Aufladeluft, also der Verbrennungsluft, die in die Motorzylinder eingegeben wird, verstärken und infolgedessen korrelativ die Menge des eingespritzten Brennstoffes je Arbeitszyklus vergrö'ssern kann. Die Aufladeluft wird im allgemeinen von einem oder mehrerea Turbogeblasen geliefert, die in das Ansaugsammelrohr des Motors arbeiten und im allgemeinen jeweils von einem Luftkompressor gebildet werden, der mechanisch mit einer Turbine verbunden ist, die ihrerseits von den Auspuffgasen, die aus dem AuspuffsammeIrohr des Motors entweichen, angetrieben wird. Es ist im allgemeinen vorteilhaft oder notwendig, die Ansaugluft, die durch die Verdichtung erhitzt worden ist, wenigstens mit Hilfe eines Endkühiers für die Luft abzukühlen, der zwischen dem Ansaugsammelrohr und dem letzten Verdichter angeordnet ist, um auf diese Weise noch die Menge der in die Zylinder eingegebenen Luft je bewegtem Volumen zu vergrössern und gleichzeitig ein annehmbares Temperaturniveau während des Arbeitszyklus des Motors aufrechtzuerhalten.

Bei einem gegebenen Volumenverdichtungsgrad des Motors kann man indessen das Aufladungsverhältnis nicht unbegrenzt vergrössern, weil bei stark aufgeladenen Motoren zu grosse Verbrennungsdrücke auftreten, die die Organe oder Elemente, die den Motor bilden, schäd-■ liehen Belastungen aussetzen würden. Um diesem Übel abzuhelfen, ging man zunächst dazu über, den volumetriseheη Verdichtungsgrad des Motors zu verringern. Die Verringerung des Volumenverdichtungsgrades des Motors unterhalb eines gewissen Grenzwertes, der z.B. 12 beträgt, hat jedoch den Nachteil , dass das Starten oder Anlassen und der Betrieb bei schwachen Belastungen, insbesondere bei langsam laufendem Motor oder während des Leerlaufes des Motors schwierig sind, da dann die Temperatur der Ansaugluft nach der Vorverdichtung nicht mehr ausreichend hoch ist, um die Zündung durch spon-

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tanes Entflammen des eingespritzten Brennstoffes, -zu "bewirken.

Die Erfindung hat daher hauptsächlich zum,;Ziel,die aufgeführten Nachteile zu "beheben, indem sie es erlaubt,. die.ETenn- oder maximale Leistung bei gleichem Zylinder-Volumen des äugeladenen Dieselmotors zu vergrössern. Um das gestellte technische Problem zu lösen, schlägt die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur wenigstens zeitweiligen Konditionierung der gegebenenfalls vorverdichteten Ansaugluft eines aufgeladenen Dieselmotors^: geringen volume tr is chen Verdichtungsgrades insbesondere beim Starten und gegebenenfalls auch bei schwachen Belastungen oder Teilarbeitsbelastungen des Motors vor. Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemä'sse Verfahren· dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zeitweise die Ansaugluft vorerhitzt wird, bevor sie verdichtet oder eingelassen oder als·Sauerstoffträger oder Zündstoff zur Verbrennung des Brennstoffes in wenigstens einer oder jeder Brennkammer des Motors verwendet wird, d.h. insbesondere vor der Einspritzung des Brennstoffes und seiner-Mischung mit der genanwnten Luft. Hinsichtlich dieses Zieles ist das erfindungsgemässe Verfahren einer Ausführungsform der Erfindung zufolge dadurch gekennzeichnet, dass man die Durchflussmenge der Auspuffgase .drosselt oder selektiv verringert oder künstlich deren.Strömung vorzugsweise in variabler und nach Wunsch einstellbarer ¥eise. behindert, insbesondere durch Schaffung einer Verlustbelastung in ihrem Strömungsweg an einer oder mehreren beliebigen Stellen in ihrer. Strömungsbalin zwischen einerseits wenigstens einem oder jedem Zylinder des genannten Motors und andererseits wenigstens einem oder jedem Ausgang der genannten Auspuffgase nach aussen oder der EntleerungsÖffnung dieser Gase, die in die freie Atmosphäre mündet. ■."-..-

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge wird die Verringerung des genannten Durchströmvolumens in der Strömungsbahn der genannten Auspuffgase individuell im Zustrom .oder Abstrom zwischen wenigstens einem oder jedem Zylinder des genannten Motors und deren Einmündung in einen zugeordneten gemeinsamen Hauptstrom-, der insbesondere in sein zugeordnetes AuspuffsammeIrohr mündet, oder zum stromabwärts gelegenen Ende hin des gemeinsamen Ausganges in die umgebende Luft wenigstens eines oder jedes Auspuffsämmelrohres entweder vor, d.h. stromaufwärts,oder hinter, ■d.h. stromabwärts,einer

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oder jeder Turbine zum Antrieb der Luftverdichter der Turbogebläse zur Aufladung vorgenommen.

Dieser Leistungsabbau oder Verlust kann z.B. durch Veränderung und insbesondere Verringerung des freien Durchgangsquerschnittes für die Strömung der Auspuffgase bewirkt werden. Diese Massnahme ist vorteilhaft speziell bei dem Starten oder während der Anlassperiode des Motors, da sie eine erzwungene Verminderung der Entleerung der Zylinder des Motors hervorruft, so dass ein Rest durch Verdichtung erhitzter Luft in den Zylindern verbleibt, der die gewünschte Wärmezufuhr, für die Aufladeluft gewährleistet. Diese Verringerung der Strömungsmenge wird aufgehoben, sobald der Motor angelassen ist, kann jedoch eventuell bestehen bleiben, indem sie in fortlaufender Weise in Abhängigkeit von Teilbelastungen des Motors durch eine angemessene, vorzugsweise automatische Regelung verändert wird.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung und einer anderen Ausführungsform gemäss wird die Erhitzung ausgeführt , indem Brennstoff im wesentlichen direkt in wenigstens ein AnsaugsammeIrohr des Motors eingespritzt und selektiv verbrannt wird, um heisse Verbrennungsgase zu erzeugen und diese direkt mit der Aufladeluft in dem AnsaugsammeIrohr zu vermischen. Der Gehalt dieses gasförmigen Gemisches an zündbarem Sauerstoff reicht aus, um eine sichere Zündung in den Zylindern des Motors insbesondere bei dessen Anlassen zu gewährleisten. Dann,sobald der Motor arbeitet, wird die genannte Verbrennung gestoppt.

Bei einem Motor mit Aufladeluft, die vorverdichtet ist und normalerweise vor ihrem Einlass durch erzwungenen Umlauf eines Hilfskühlmediums mit geführter oder kombinierter Strömung gekühlt wird, und einem anderen Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss und einer anderen Ausführungsform der Erfindung zufolge besteht der Vorerhitzungsvorgang darin, dass das genannte Kühlmedium durch ein heizendes Hilfsmedium selektiv ersetzt wird_o Diese Massnahme erbringt den Vorteil, dass die angesaugte Luft in den Zylindern erhitzt wird, wenn der wirksame Druck der Aufladung null oder ■ niedrig ist (bei dem Anlassen bzw. während des Langsamlaufes), wo-

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hingegen diese Aufheizung gestoppt und diese Luft in normaler Weise gekühlt wird, wenn der Aufladungsdruck stark ist.

Bei einem Motor mit Zylindern, die durch erzwungenen Umlauf eines Hilfskühlmediums mit geführter Strömung gekühlt werden, und einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zufolge wird der Vorgang des Aufheizens dadurch "bewirkt, dass das Kühlmedium durch ein heizendes Hilfsmedium selektiv ersetzt wird. Diese Massnahme bietet den Vorteil, dass ein Aufheizen des Motors selbst vor seinem Anlassen möglich wird, wobei sein eigener normaler Kühlkreis ausgenutzt wird. Wenn der Motor zu arbeiten beginnt und warm geworden ist, wird der Umlauf des Heizmediums gestoppt und der Kuhlmediumkreis in normaler Weise- wieder.in Betrieb genommen. .

Einem weiteren zusätzlichen Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens und einer anderen AusfUhrungsform gemäss besteht der Heizungsvorgang darin, dass die Luft der Umgehung, in der sich der Motor befindet, selektiv zwangsweise geführt und erhitzt wird, so dass auf diese Weise Wärme insbesondere durch Konvektion vor dem Anlassen an den Motor übertragen wird. Sobald der Motor läuft und warm ist, wird die Heizung der äusseren Atmosphäre eingestellt.

Diese verschiedenartigen Ausführungsformen und Abwandlungen des erfindungsgemässen Verfahrens können selbstverständlich getrennt oder unabhängig voneinander oder in allen möglichen Kombinierungen untereinander verwendet werden. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die genannte Vorerhitzung vorzugsweise automatisch während des Augenbliksbetriebes des Motors geregelt wird, um die Temperatur der Aufladeluft, gegebenenfalls in im wesentlichen stetiger und fortlaufender Weise in umgekehrtem Verhältnis zur Belastung oder Momentandrehgeschwindigkeit des Motors und gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Druck dieser Luft zu verändern. Die Erfindung sieht ferner vorteilhafterweise eine genannte automatische Regulierung oder Regelung vor, um ständig die eingesaugte Luft in den Zylindern des Motors auf einem Temperaturniveau zwischen einer Minimaltemperatur, die' die Zündung des am Ende der Verdichtung eingespritzten Brennstoffes gewährleistet,

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wenn der Motor mit einer verringerten leistung arbeitet, und einer Höchsttemperatur, die eine ausreichende Versorgung mit Luft sicherstellt, wenn der Motor mit voller Leistung oder Belastung bei maximalem Aufladedruck arbeitet, zu halten.

• Die Erfindung zielt auch auf eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens, besonders für einen Motor, der von wenigstens einem Turbogebläse mit Auspuffgas aufgeladen wird, und gekennzeichnet ist durch Mittel zur zeitweiligen Vorerwärmung der Ansaugluft, die so angeordnet sind, dass die Ansaugluft vor ihrer Verdichtung, ihrem Eintritt oder ihrer Verwendung als Zündstoff zur Verbrennung des Brennstoffes in den Brennkammern des Motors oder aber vor der Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder des Motors oder seiner Vermischung mit dieser Luft erhitzt wird. Einer Ausführungsform der Erfindung gemäss ist diese Vorrichtung gekennzeichnet durch wenigstens ein selektiv regel- oder einstellbares Organ zur Drosselung oder veränderlichen Verringerung des Durchströmvolumens der Auspuffgase, das an einem beliebigen Punkt wenigstens einer Leitung, eines Kanals oder einer Rohrleitung angeordnet ist, die wenigstens einen oder jeden Zylinder des genannten Motors mit wenigstens einer oder jeder Ausgangsöffnung der Auspuffgase nach aussen oder deren Entleerungsöffnung, die in die freie Atmosphäre mündet, verbindet. Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäss ist das genannte selektiv regelbare Organ entweder in wenigstens einem oder jedem Verbindungsrohr, das wenigstens einen oder jeden Zylinder des genannten Motors mit seinem zugeordneten AuspuffsammeIrohr verbindet, oder am stromabwärts liegenden gemeinsamen Ausgangsende in die freie Luft hin wenigstens einer oder jeder Turbine zum Antrieb des Luftverdichters des Turbogebläses zur Aufladung angeordnet.

Erfindungsgemäss wird dieses Organ oder Mittel zur Verminderung der Strömung der Auspuffgase von einem Element zur Verringerung des freien Durchströmquerschnittes gebildet, das zeitweise oder vorübergehend in der genannten Leitung angeordnet oder in diese eingebracht ist. Ein derartiges Mindssnsorgan oder Drosselorgan des Durchtrittsquerschnittes kann z.B. von einem Ventil oder einem beweglichen Verschlussorgan wie einer Klappe, einem Flügel oder einer Drehdrossel-

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klappe, die ständig in der genannten Leitung eingebaut ist, oder aber von einer beweglichen Klappe mit Diaphragma, in dem wenigstens eine kalibrierte Durchgangsöffnung oder dergl. vorgesehen ist, gebildet werden.

Bei einem Motor, der eventuell einen Endkühler für die Aufladeluft besitzt, und einem weiteren Merkmal einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die eine abgewandelte Ausführungsförm darstellt, zufolge, ist wenigstens ein Brenner auf wenigstens einer Ansaugsammelleitung an einer Stelle zwischen dessen stromaufwärts liegendem Ende oder Eingangsende und einem Punkt angebracht, der vorzugsweise in der Nähe oder auf der Seite des Ausganges des genannten Endkühlers liegt. -

Bei einem Motor, der von wenigstens einer Turbo-Verdichter-Gebläsegruppe mit EndkUhler für die Aufladeluft aufgeladen wird, dessen innere Rohrleitung für das Kühlmedium in dem Wärmeaustauscher, der den genannten Kühler bildet, in Reihe in den Kreis einer Kühlquelle für ein Kühlmedium eingebaut ist, und einem weiteren Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung und einer weiteren Ausführungsform gemäss,ist ein Kreis einer Wärmequelle für ein Wärmemedium parallel an die genannte Rohrleitung durch Schaltmittel angeschlossen, die selektiv gesteuert werden, um nacheinander die genannte Rohrleitung mit dem genannten Wärmequellenkreis in Reihe zu schalten oder von diesem zu trennen.

Bei einem Motor mit einem Kühlmediumkreis für die Zylinder des Motors, und einem anderen abgewandelten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss, besitzt der genannte Kühlmediumkreis Schaltmittel, die selektiv betätigt werden und mit einem Wärmequellenkreis für ein Heizmedium verbunden sind, um nacheinander den genannten Kühlmediumkreis in direkte Verbindung mit dem genannten Wärmequellenkreis zu schalten oder diesen von letzterem zu trennen.

Einem weiteren zusätzlichen Merkmal einer noch weiter abgewandelten AusfUhrungsform . der Erfindung gemäss ist ein dichter

Mantel um den genannten Motor herum vorgesehen und mit Mitteln zur Aufheizung oder zur Aufnahme und zur Einführung von Warmluft in diesen versehen.

Die genannten verschiedenen Ausführungsformen können selbstverständlich getrennt und unabhängig voneinander oder in allen möglichen Kombinationen verwendet werden. Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass diese vorzugsweise automatischen Einstellmittel für die Organe zur Steuerung und Regelung oder Regulierung der Vorerhitzung der Aufladeluft "bei der gerade vorhandenen Betriebsart oder den momentanen Betriebsbedingungen des Motors besitzt. Diese automatischen Einstellmittel können jeder vorgenannten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zugeordnet oder mit dieser kombiniert werden.

Die Erfindung bezieht sich ferner im Sinne eines neuen industriellen Produktes auf aufgeladene Dieselmotoren mit geringem volumetrischen Verdichtungsgrad, die mit einer vorgenannten Vorrichtung versehen sind.

Dank ihren technischen Vorteilen und ihrem einfachen Aufbau stellt die Erfindung einen wesentlichen Fortschritt bezüglich des bisher bekannten Standes der Technik dar und ist wirtschaftlich hinsichtlich ihrer Konstruktion oder Herstellung. Ferner ist sie äusserst wirksam und bietet eine hohe Arbeitssicherheit und ermöglicht eine grosse Zuverlässigkeit.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Abbildungen näher erklärt. Für letztere gilt :

- Figur 1 zeigt eine Draufsicht in teilweisem Schnitt eines aufgeladenen Dieselmotors mit nahezu allen genannten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung, und

- Figur 2 veranschaulicht in einer ähnlichen Ansicht eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung zur Verringerung des Strömungsvolumens der Auspuffgase, die an verschiedenen Stellen der Strömungsbahn der-Auspuffgase des Motors angeordnet ist, um die verschiedenartigen Möglichkeiten der Ausführung, Anbringung und Anordnung dieser Vorrichtung zu zeigen.

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Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel "bezeichnet die Bezugsziffer 1 in allgemeiner Weise einen Dieselmotor mit mehreren Zylindern 2, die z.B. in einer Linie liegen, jedoch auch in jeder "beliebigen Weise, z.B. in zwei V-förmigen oder anderen Reihen angeordnet werden können. Dieser Motor "besitzt wenigstens ein Luftansaugsammelrohr 3, das mit verschiedenen Zylindern durch Rohre 4 verbunden ist, und wenigstens ein Auspuffsammeirohr 5, das mit den verschiedenen Zylindern durch Rohre 6 in Verbindung steht. Der Motor

I hat einen verhältnismässig niedrigen volume tr is ehe η Verdichtungsgrad, der kleiner als 12 ist (z.B. 8,5), und wird insbesondere von einem oder mehreren, hauptsächlich jedoch zwei Turbogebläsen mit hohem Druck 7 und geringem Druck 8 stark aufgeladen (mit einem Aufladungsverhältnis z.B. gleich oder grosser als 4). Jedes Turbogebläse besitzt einen Luftkompressor 7a, 8a, der mechanisch mit einer Turbine 7b, 8b, verbunden ist, die von den Auspuffgasen angetrieben wird. Der Eingaigyder Turbine mit hohem Druck 7b ist an das stromabwärts liegende Ende oder den Ausgang des Auspuffsammeirohres 5 angeschlossen, während ihr Ausgang 10 durch eine Verbindungsieitung

II mit dem Eingang 12 der Turbine mit geringem Druck 8b in Verbindung steht, deren Ausgang 13 z.B. über einen Stutzen oder Kamin 14 in die freie Umgebungsluft mündet. Der Luftverdichter mit geringem Druck 8a saugt durch seine Eingangsöffnung 15 Luft aus der Atmophäre an und drückt sie durch seinen Ausgang 16 durch einen Zwischenkühler 17 in die Eingangsöffnung 18 des Luftkompressors mit hohem Druck 7a über Verbindungsleitungen 19, 20, die den Eingang und den Ausgang des Zwischenluftkühlers 17 mit dem Ausgang 16 des Verdichters 8a bzw. mit dem Eingang 18 des Verdichters 7a verbinden. Der Luftausgarig 21 des Verdichters 7a steht durch eine Leitung 22 mit dem Eingang eines Endluftkühlers 23 in. Verbindung,, dessen Ausgang an das stromaufwärts liegende Ende oder das Eingangsende des Ans augs amme Ir ohr es 3 angeschlossen ist. Der Zwischenkühler 1.7 und der Endkühler 23 werden jeweils von einem Wärmeaustauscher gebildet, der von einem Strom eines Kühlmediums, z.B. einer Flüssigkeit mit erzwungenem Umlauf, durchlaufen wird. Der vorgeschriebene Weg des Kühlmediums in jedem Wärmeaustauscher wird von einem Rohrsystem, in Form von Schlangen oder RohrbCtadeln gebildet, die in Reihe liegend mit einer Kühlquelle für Kühlmedium, das vorteilhafterweise flüssig und z.B. Wasser ist, verbunden sind. Diese Kältequelle kann z.B. ein

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belüfteter Kühler sein oder von einem Vorrat oder dem lokalen Verteilungsnetz fliessenden kalten Wassers gebildet werden, das unter Druck durch Pumpen oder durch seine eigene Schwerkraft eingedrückt oder geliefert wird. In diesem letzten Fall wird das warme Wasser, das aus jedem Luftkühler 17, 23 austritt, entweder zurückgewonnen, indem es zu der Kältequelle (z.B. zu dem Behälter) zurückgeführt wird, oder einfach ausgestossen. Die Eingangsrohre 24 und die Ausgangsrohre 25 für das Kühlmedium des Luftkühlers 17 sind in Reihe durch Eingangsie it iuigen 26 "bzw. Ausgangsleitungen 27 mit der Kältequelle 2P- verbunden. In gleicher Weise sind die Eingangsrohre 29 und die Ausgangsrohre 30 des Kühlmediums für den Endluftkühler 23 in Reihe durch Eingangsleitungen 31 , 31a bzw. Rückführ- oder Ausgangsleitungen 32, 32a an die Kältequelle 33 angeschlossen.

Bei einer ersten Ausführungsart der Erfindung besteht die Methode zur Erwärmung der Aufladeluft, die verdichtet ist und in das AnsaugsammeIrohr 3 zum Zeitpunkt des Anlassens des gestoppten Motors oder beim Betrieb mit geringer Belastung oder mit verringerter Drehgeschwindigkeit geführt wird, darin, die Luft während ihres Durchganges durch den EndkUhler 23 zu erhitzen, anstatt sie in ihm zu kühlen. Zu diesem Zweck ersetzt man die Zufuhrleitung für das Kühlmedium zu dem EndkUhler 23 durch eine Zuführleitung für warmes Medium,, das z.B. flüssig ist und von warmem Wasser gebildet wird, so dass der Luftkühler 23 in einen Lufterhitzer umgewandelt wird. Zu diesem Zweck besitzen die Zufuhrleitungen 31 bzw. die Rückführleitungen 32 jeweils ein Dreiwegventil 34, 35, an das parallel zueinander einerseits durch Eingangskanäle 31a bzw. RückfUhrkanäle 32a die Kältequelle 33 und andererseits durch Eingangsleitungen 31b bzw. Rückführleitungen 32b eine Wärmequelle 36 angeschlossensind. Diese Wärmequelle 3ϋ i'arm z.B. von einem Fessel zur Herstellung heissen Wassers oder einem Erzeuger heissen //asserdampfes, oder einem örtlichen Verteilungsnetz heissen Wassern gebildet werden, das unter Druck z.B. durch Pumpen geliefert wird. Durch gleichzeitige Wirkung der Ventile 34? 35 in entsprechender Richtung, die entweder von Hand oder durch Fernsteuerungsservomotoi-en betätigt werden, kann nach Wunsch der Kühlkreis 29, 30 des Endkühlers 23 nacheinander oder abwechselnd in Reihe entweder mit der Kältequelle 33 zur Kühlung der Aufladeluft während des ÜTormalbetriebes des Motors, oder mit der

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Quelle warmen Mediums 36 verbunden werden, um diese Aüfladeluft während des Stillstandes vor oder während des Anlassens des Motors oder aber während dessen Betriebes mit geringer Belastung oder mit verringerter Drehgeschwindigkeit zu erhitzen. Wenn die Kältequelle 33 z.B. von einem belüfteten Kühler gebildet wird, könnte das Ventilsystem 34, 35 eventuell so aufgebaut sein, dass es die Wärmequelle 36 in Reihe mit dem Kühlkreis 29, 30 des Luftkühlers 23 schaltet, ohne diesen von dem Kühler 33 zu trennen oder zu isolieren, der somit ständig in Reihe mit dem Kühlkreis verbunden bleibt, d.h. ständig mit den Eingangsrohren 29 bzw. den Ausgangsrohren 30 des Kühlers 23 in Verbindung steht. ... - " " .

Eine andere Art zur Erwärmung der Aufladeluft insbesondere beim Anlassen des Motors besteht erfindungsgemäss in der Verwendung eines Brennstoffbrenners 37, der an dem Ansaugsammelrohr 3 oder in dessen unmittelbarer Nähe angebracht ist, so dass die heissen Verbrennungsgase direkt in das Ansaugsammelrohr 3 eingegeben werden, damit sie sich dort mit der Aufladeluft vermischen, so dass diese erhitzt wird.

Der Zylinderblock 2' des Motors besitzt gewöhnlich, einen Kühlkreis für die Zylinder, der im allgemeinen durch Flüssigkeit . wie Wasser gebildet wird, dessen Eingangsrohre 38 bzw. Ausgangsrohre 39 in Reihe mit einer äusseren Kältequelle 40 durch, Zufuhrleitungen 41 bzw. Rückführleitungen 42 verbunden sind. Die Kältequelle 40 kann z.B. ein Wärmeaustauscher wie ein belüfteter Kühler oder ein Kaltwasservorrat oder ein örtliches Verteilungsnetz fliessenden kalten Wassers sein, das unter Druck durch Pumpen oder durch Gravitationswirkung in die Eingangs- oder Zufuhrleitung 41 gedrückt oder geliefert wird. Das heisse Wasser, das aus dem Rohr 39 austritt, kann entweder zurückgewonnen und in die Kältequelle 40 zurückgespeist oder durch den Rückführkanal 42 ausgestossen werden. Zur Erwärmung der Aufladeluft, die an die Zylinder des stillstehenden Motors vor dessen Anlassen geliefert wird, kann eine andere erfindungsgemässe Methode verwendet werden, die darin besteht, ein warmes Medium durch den Kühlkreis 38, 39 des Motors anstelle des gewöhnlich verwendeten KUiilwasserstromes zu schicken, damit die Zylinder des Motors und infolgedessen die darin eintretende Aufladeluft vorerhitzt werden.

Zu diesem Zweck können die Rohre 38, 39 an die Rohrleitungen 41 "bzw. 42 durch zwei Dreiwegventile 43 bzw. 44 angeschlossen werden, die ihrerseits durch Kanäle 45 "bzw. 46 mit einer Quelle warmen Mediums 47 in Reihe geschaltet sind. Dieses warme Medium kann flüssig sein und z.B. von heissem Wasser oder einem gasförmigen Medium wie Wasserdampf gebildet werden. Im ersten Fall kann die warme Quelle 47 ein Kessel zur Erzeugung heissen Wassers und im zweiten Fall ein Erzeuger von Wasserdampf sein. Die Kühlquelle 40 "bzw. die Wärmequelle 47 sind in dem dargestellten Beispiel parallel an die beiden Dreiwegventile 43, 44 geschaltet. Durch die gleichzeitige Betätigung dieser Ventile in der richtigen Richtung von Hand oder ferngesteuert mit Hilfe von Servomotoren oder dergl. kann nach Wunsch der Kühlkreis 38, 39 des Motors nacheinander oder abwechselnd in Reihe entweder mit der Wärmequelle 40 des Motors zur Kühlung der Zylinder bei BTormallauf des Motors oder mit der Wärmequelle 47 zur Erwärmung des Motors während dessen Stillstandes vor seinem Inlassen geschaltet werden. Insbesondere dann, wenn die Kältequelle 40 von einem belüfteten Kühler gebildet wird, könnte das Ventilsystem 43, 44 eventuell so ausgeführt sein, dass es die Wärmequelle 47 in Reihe mit dem Kühlkreis A8, 45 des Motors schaltet, ohne diesen von dem Kühler 40 abzuschalten oder zu trennen, der dadurch ständig in Reihe in dem Kühlkreis eingeschaltet bleibt, d.h. ständig mit den Eintrittrohren A3 bzw. Austrittrohren Ά9 in Verbindung steht.

Eine andere erfindungsgemässe Art zur zeitweiligen Erwärmung der Aufladeluft beim Anlassen oder während des Betriebes unter schwacher Belastung des Motors besteht darin, die Strömung der Auspuffgase zu drosseln, zu behindern oder zu verringern, indem vorübergehend oder zeitweise ein Hindernis oder ein Erzeuger einer Verlustbelastung in dem stromabwärts liegenden Ende oder am Ausgangsende des Auspuffsammeirohres 5 oder vorteilhafterweise an dem Ausgang der Turbine mit hohem Druck 7b vorgesehen wird. Dieses Mittel zur Verringerung der Strömung der Auspuffgase kann z.B. von einem Organ zur Verringerung des freien Durchströmquerschnittes gebildet werden, das zeitweilig in der Leitung 11 nahe am Ausgang 10 der Turbine 7b angeordnet oder eingesetzt ist.

Dieses Organ zur Minderung oder Einschnürung des Durchtritts-

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quer schnittes kann von einem Ventil oder einem, "beweglichen Abdichtorgan wie z.B. einer Klappe, einem Flügel oder einer drehbaren Drosselklappe 48, die ständig in der Leitung 11 eingebaut ist, oder vor einer beweglichen Drosselklappe mit einer Blende 49, in der wenigstens eine kalibrierte Durchgangsöffnung oder dergl. vorgesehen ist, gebildet werden. Die Wirkung-dieser Organe zum teilweisen Verschluss besteht darin, eine unvollständige Entleerung der Zylinder des Motors hervorzurufen, so dass in ihnen ein Rest von durch Verdichtung erhitzter Luft verbleibt, der seinerseits die in den Zylindern ankommende Aufladeluft erwärmt.. Sobald der Motor angelassen ist, wird dieser teilweise Verschluss des Auspuffes aufgehoben, indem z.B. das Drosselventil 48 in seine Stellung mit vollständiger Öffnung gebracht oder die Drosselblende mit ihrer Einschnürung 49 vollständig zurückgezogen wird.

Die Klappe 48 oder die bewegliche Blende 49 kann selbstverständlich entweder vor der Turbine 7b, oder an einem beliebigen . Ort in der Leitung 11 oder hinter der Turbine 8b an dessen Ausgang 14 angeordnet sein.

Bei den anderen, in der Figur 2 dargestellten Ausführungsformen kann das Organ 51 zur selektiven Einstellung der Durchströmmenge der Auspuffgase, das z.B. von einer Drehklappendrossel wie der Drossel 48, die in der Figur 1 dargestellt ist, oder von einer beweglichen Blende mit kalibrierter Öffnung 49, die ebenfalls in der Figur 1 dargestellt ist, gebildet werden kann.,: in das stromabwärts liegende Ende des AuspuffsammeIrohres 5 des Motors eingesetzt werden. Dieses Organ 51 ist symbolisch durch ein Rechteck aus voH.ausgezogenen Linien dargestellt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Einstellorgan 51 in ein und vorzugsweise in jedes Verbindungsrohr 6 eingesetzt werden, das jeweils einen Zylinder 2 des Motors 1 mit dessen Auspuffsammelrohr 5 verbindet. Dieser Fall ist in der Figur 2 durch ein Rechteck aus unterbrochenen Linien an einer Zwischenstelle in jedem Auspuffrohr 6 dargestellt. " -.

Bei einer anderen möglichen Ausführungsf orm. kann das Ein-

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-H-

stell- oder Regelorgan 51 am Ausgang 15 oder in der Nähe der Stauöffnung 14 der letzten Turbine 8b zum Antrieb des LuftVerdichters 8a des Turbogebläses 8 zur Aufladung oder zwischen zwei derartigen aufeinanderfolgenden in Reihe geschalteten Turbinen, d.h. in der Leitung 11, die den Ausgang 10 der stromaufwärts liegenden Turbine 7b zum Antrieb des Luftkompressors 7 a des ersten Turbogebläses 7 zur Aufladung mit der Eingangsöffnung 12 der zweiten genannten Turbine 8b verbindet, angeordnet sein, wie dies jeweils durch Rechtecke aus unterbrochenen Linien in der Figur 2 dargestellt wird.

Schliesslich kann eine andere erfindungsgemä'sse Art zur zeitweiligen Erhitzimg der Aufladeluft des Motors während des Anlassens oder beim Betrieb mit schwacher Belastung gemäss der Figur 1 darin bestehen, dass der Motor 1 von einem geschlossenen Raum 50 umgeben wird, der aus der Wand einer geschlossenen Hülle, wie einer Kammer oder einem derartigen Abteil gebildet wird, die mit Mitteln zur Heizung ( nicht dargestellt) des umschlossenen Raumes, d.h. der so zwangsweise geführten, den Motor umgebenden Luft, versehen ist. Der Motor wird auf diese Weise durch Konvektion-durch die umgebende warme Atmosphäre vornehmlich vor seinem Anlassen erwärmt. Dann kann die Heizung abgeschaltet werden.

Die verschiedenartigen Mittel zur zeitweiligen Heizung können getrennt oder unabhängig voneinander benutzt werden, wenn jeweils nur ein Mittel individuell am Motor vorhanden ist, oder .in allen möglichen Kombinationen aus mehreren oder allen diesen Mitteln verwendet werden, wenn diese gleichzeitig vorgesehen sind. Mittel zur automatischen Einstellung können ebenfalls vorgesehen sein, um individuell auf jedes oder wenigstens einige dieser Mittel einzuwirken, um sie wenigstens teilweise im Betrieb zu halten, wobei ihre Wirkung in Abhängigkeit von momentanen Betriebsbedingungen des Motors moduliert oder geregelt wird.

Anstatt mehrere (z.B. 2) in Reihe liegende Turbogebläse zur Aufladung, wie im/dargestellten Beispiel, zu verwenden, kann man selbstverständlich lediglich ein einziges Turbogebläse benutzen, dessen Luftverdichter z.B. mehrere Verdichtungsstufen und dessen Turbine■-gegebenenfalls mehrere Entspannungsstufen besitzt.

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Beim Anlassen kann der Motor 1 von einem z.B. pneumatischen oder elektrischen Starter angedreht werden. .

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Claims

PATEITANSPRUCHE

Verfahren zur wenigstens zeitweiligen Aufbereitung der gegebenenfalls vorverdichteten Ansaugluft eines aufgeladenen Dieselmotors mit geringem Verdichtungsgrad insbesondere beim Anlassen oder bei schwachen ' Belastungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugluft wenigstens zeitweise vorerhitzt wird, bevor sie verdichtet oder eingelassen oder als Säuerstoffträger oder Zündstoff zur Verbrennung des Brennstoffes in wenigstens einer Brennkammer (2) des Motors (1) verwendet wird, oder bevor der Brennstoff eingespritzt oder mit der genannten Luft vermischt wird.

?.- Verfahren nach Anspruch 1 für einen vorgenannten, mit Hilfe wenigstens eines Turbogebläses aufgeladenen Motor , dadurch gekennzeichnet , dass selektiv die Durchflussmenge der Auspuffgase gedrosselt oder künstlich deren Strömung vorzugsweise in einstellbarer Weise durch Schaffung einer Verlustbelastung an einem oder mehreren beliebigen Orten ihrer Strömungsbahn zwischen einerseits wenigstens einem oder jedem Zylinder (2) des genannten Motors (1) und andererseits wenigstens einem oder jedem Ausgangsort der genannten Auspuffgase nach aussen, der oder die die in die Umgebung ausmündende Entleerungsöffnung bilden, behindert wird.

3.- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die erzwungene Verringerung der genannten Durchflussmenge in der Strömungsbahn der genannten Auspuffgase zwischen wenigstens einem oder jedem Zylinder (2) des genannten Motors (1) und seinem zugeordneten Auspuffsammeirohr (5), oder nahe dem stromabwärts gelegenen gemeinsamen Ausgangsende in die Umgebungluft wenigstens eines oder jedes Auspuffsammeirohres entweder vor oder hinter einer oder jeder Turbine (7b, 8b) zum Antrieb des Luftverdichters (7a, 8a) für das Turbogebläse (7, 8) zur Aufladung vorgenommen wird.

4.- Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, d a -

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durch gekennzeichnet., dass selektiv Kraftstoff in wenigstens ein Ansaugsammelrohr (3) des Motors (1) im wesentlichen direkt eingespritzt und darin verbrannt wird.^. um heisse ■Verbrennungsgase zu schaffen, und dass die so -geschaffenen heissen Verbrennungsgase direkt mit der in das genannte Ansaugsammelrohr geförderten Aufladeluft vermischt werden. " .·

).- Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche für genannte Motoren mit normalerweise vor dem. Zutritt durch erzwungenen Umlauf eines Hilfskühlmittels mit geführter Strömung.gekühlter Aufladeluft, dadurch gekennzeichnet, dass selektiv das genannte Kühlmedium durch ein HilfsheiBmedium ersetzt wird« ' .

6.- Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche für Motoren mit Zylindern, die durch erzwungenen Umlauf eines Hilfskühlmediums mit geführter Strömung gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet , dass selektiv das. genannte Kühlmedium durch ein Hilfsheiamedium ersetzt wird. -

7.- Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die luft, die den genannten Motor umgibt, selektiv zwangsweise geführt oder geleitet und erhitzt wird. ·

8.- Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise automatisch das Wiedererhitzen der momentanen Motordrehzahl oder den momentanen Betriebsbedingungen des Motors (1) angepasst wird, so dass die Temperatur der Aufladeluft in umgekehrtem Verhältnis zu der Belastung oder der momentanen Drehgeschwindigkeit des Motors und gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Druck dieser Luft verändert wird ο

9.- Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für Motoren, die von wenigstens einer Turbo- Verdichter- G-ebläseeinheit aufgeladen werden, gekennzeichnet durch Mittel (34-37; 43-51) zur wenigstens zeitweiligen Vorerwärmung der Ansaugluft, die

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so angeordnet sind, dass die Ansaugluft entweder vor ihrer Verdichtung, ihrem Zutritt oder ihrer Verwendung als Zündstoff zur Verbrennung des Kraftstoffes in wenigstens einer Brennkammer (2) des Motors (1) oder vor der Einspritzung des Kraftstoffes oder seiner Vermischung mit dieser Luft erwärmt wird.

10,- Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3 , gekennze ich net durch wenigstens ein Organ (48, 49, 51) zur selektiv einstellbaren veränderbaren Drosselung der Durchflussmenge der Auspuffgase, das an einem beliebigen Punkt wenigstens einer Leitung (5, 8; 11, 14) angeordnet ist, die wenigstens einen oder jeden Zylinder (2) des genannten Motors (1) mit wenigstens einer oder jeder AusgangsÖffnung (14) der genannten Auspuffgase nach aussen oder in die freie Atmosphäre verbindet_o'

„- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein genanntes selektiv einstellbares Organ ( 48,, 49, 51) in wenigstens einer oder jeder Rohrverbindung (6), die wenigstens einen oder jeden Zylinder (2) des Motors (1) mit seinem zugeordneten Auspuffsammeirohr (5) verbindet, oder nahe dem stromabwärts liegenden gemeinsamen Ausgangsende in die freie Luft wenigstens eines oder jedes AuspuffsammeIrobres entweder vor oder hinter einer oder jeder Turbine (7b, 8b) zum Antrieb des Verdichters (7a, 8a) der Luft für das Turbogebläse (7,8) zur Aufladung angeordnet ist.

12,- Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , dass jedes genannte selektiv einstellbare Organ (48, 49, 51 ) zur veränderlichen Drosselung der Durchflussmenge der Auspuffgase von einem Flügel, einer Klappe oder einer Drehklappe (48) oder einer beweglichen Klappe (49) mit einer Blende , die mit wenigstens einer kalibrierten DurchgangsÖffnung versehen ist, gebildet wird.

13.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 4 für Motoren, die gegebenenfalls mit einem Endkühler für die Aufladeluft versehen sind, gekennzeichnet durch wenigstens einen Brenner (37) , der an das Ansaugsammelrohr (3) zum stromaufwärts gelegenen Ende oder zu dessen

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Eingangsende hin vorzugsweise in der Nähe oder auf der lusgangsseite des genannten Endkühlers (23) angeordnet ist.

14.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 5 für Motoren, die von wenigstens einer Turbo-Verdichter- Gebläsegruppe mit einem Endkühler für.die Aufladeluft aufgeladen werden, dessen innere Rohrleitung für das Kühlmedium in dem den genannten Kühler bildenden Wärmeaustauscher in Reihe in den Kreis einer Kältequelle für Kühlmedium geschaltet ist, ge kennzeichnet durch einen Wärmequellenkreis für Heizmedium. (31b, 36, 32b), der parallel zu den genannten Rohrleitungen (31, 32) mit Hilfe von Umschaltmitteln (34, 35) geschaltet ist, die selektiv gesteuert werden, um nacheinander die genannten Rohrleitungen in Reihe mit dem genannten Wärmequellenkreis zu schalten oder von diesem zu trennen.

15.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 6 für Motoren mit einem Kreis für ein Medium zur Kühlung der Zylinder des Motors, dadurch gekennzeichnet , dass der genannte Kühlmediumkreis (2¹, 38, 39) Schaltmittel (43, 44) besitzt, die selektiv betätigt werden und mit einem Wärmequellenkreis (45-47) für ein Heizmedium verbunden sind und dazu dienen, den genannten Kühlmediumskreis direkt durch Reihen schaltung mit dem genannten Wärmequellenkr'eis zu verbinden oder von letzterem abzuschalten.

16,- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen dichten Raum (50), der den genannten Motor (1) umgibt oder enthält und mit Heizmitteln oder Mitteln zur Aufnahme und Einführung von Warmluft versehen ist.

17.- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16 zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, gekennzeichnet 'durch vorzugsweise automatische Anpassmittel für die Steuer- und Einstell- oder Regelorgane (34-37; 43-51) für die Erhitzung der Aufladeluft an die gerade vorhandene Motordrehzahl oder an die momentanen Arbeitsbedingungen des Motors.

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