DE2454167B2

DE2454167B2 - Turbocharged diesel engine with auxiliary combustion chamber

Info

Publication number: DE2454167B2
Application number: DE2454167A
Authority: DE
Inventors: Horst 7919 Unterroth Wolff
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1974-11-15
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2454167A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dieselmotor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und soll das Beschleunigungsverhalten des Dieselmotors verbessern. The invention relates to a diesel engine according to the preamble of claim 1 and is intended to improve the acceleration behavior of the diesel engine.

Im Bedarfsfall muß das Starten der Hilfsbrennkammer rasch erfolgen, damit die von ihr zu liefernde zusätzliche Antriebsenergie an der Abgasturbine kurzfristig zur Verfügung steht. Kritisch ist das Starten der Hilfsbrennkammer immer dann, wenn der Dieselmotor aus dem Leerlauf heraus oder von geringer Last aus auf seine Höchstleistung beschleunigen muß. Bei Leerlauf und geringer Last ist der Ladeluftnassenstrom und der Ladeluftdruck sehr gering, denn der Dieselmotor arbeitet in diesen Betriebszuständen praktisch ohne Aufladung und saugt die notwendige Luft durch den Verdichter hindurch an. Dadurch ist es in dieser Situation nicht möglich, die zum raschen Starten der Hilfsbrennkammer erforderliche Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung abzuzweigen, weil kein ausreichendes Druckgefälle zur Verfügung steht.If necessary, the auxiliary combustion chamber must be started quickly so that the one to be supplied by it additional drive energy is available at the exhaust gas turbine for a short time. Starting is critical the auxiliary combustion chamber whenever the diesel engine is idling or under low load has to accelerate to its peak performance. At idle and low load is the charge air wet flow and the charge air pressure is very low, because the diesel engine works practically without it in these operating states Charging and drawing in the necessary air through the compressor. This is how it is in this one Situation not possible, the combustion air required to start the auxiliary combustion chamber quickly is out branch off the charge air line because there is not a sufficient pressure gradient available.

Es ist z. B. nach DE-AS 24 04 648 bekannt, die zum Starten einer Hilfsbrennkammer notwendige Verbrennungsluft durch ein elektromotorisch angetriebenes Gebläse zu fördern oder den Abgasturbolader bzw. nach CH-PS 2 06 063 den Verdichter der Gasturbinenanlage zu diesem Zweck durch einen Elektromotor zusätzlich anzutreiben. In beiden Fällen handelt es sich um Zusatzaggregate mit großem Leistungsbedarf, deren Unterbringung am Dieselmotor immer Schwierigkeiten bereitet. Auch ist die Bereitstellung der nicht unerheblichen elektrischen Leistung bei vielen Anwendungsfällen, z. B. bei einem Fahrzeug, mit großen Schwierigkeiten und zusätzlichem Aufwand an Bauvolumen, Gewicht und Kosten verbunden.It is Z. B. known from DE-AS 24 04 648, the necessary combustion air to start an auxiliary combustion chamber by an electric motor driven fan or the exhaust gas turbocharger or according to CH-PS 2 06 063 the compressor of the gas turbine system for this purpose by an electric motor additionally to drive. In both cases, there are additional units with high power requirements, their Placement on the diesel engine always causes difficulties. The provision of the is also not insignificant electrical power in many applications, e.g. B. in a vehicle, with great difficulty and additional expenditure in terms of construction volume, weight and costs.

Es ist nach US-PS 26 33 698 bekannt in der Ladeluftleitung eines Dieselmotors eine Vorrichtung bestehend aus einer Einrichtung zur Kraftstoffeinspritzung und Zündung anzuordnen, um damit bei niedriger Umgebungstemperatur die angesaugte kalte Verbrennungsluft für den Startvorgang des Dieselmotors anzuwärmen. Für das Starten einer Hilfsbrennkammer. mit der das Beschleunigungsverhalten des Dieselmotors verbessert werden soll, ist dies-2 Anordnung der Vorrichtung nachteilig. Der Sauerstoffgehalt der Ladeluft wird nämlich durch den in der Ladeluftleitung verbrannten Kraftstoff verringert Damit wird aber im gleichen Verhältnis die in den Zylinder noch einspritzbare Kraftstoffmenge kleiner, so daß der Dieselmotor im Beschleunigungsfall nicht auf seine projektierteIt is known from US-PS 26 33 698 to arrange a device consisting of a device for fuel injection and ignition in the charge air line of a diesel engine in order to warm the sucked in cold combustion air for starting the diesel engine at a low ambient temperature. For starting an auxiliary combustion chamber. with which the acceleration behavior of the diesel engine is to be improved, this arrangement of the device is disadvantageous. The oxygen content of the charge air is namely reduced by the fuel burned in the charge air line. However, the amount of fuel that can still be injected into the cylinder is reduced by the same ratio, so that the diesel engine does not project on its own in the event of acceleration

ίο Leistung kommen kann.ίο performance can come.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, bei Aufrechterhaltung der projektierten Leistungscharakteristik eines Dieselmotors, eine Erhöhung des Abgasmassenstromes in der Abgasleitung des Dieselmotors bei Leerlauf oder kleiner Last zu erreichen.It is now the object of the invention, while maintaining the projected performance characteristics of a Diesel engine, an increase in the exhaust gas mass flow in the exhaust pipe of the diesel engine when idling or to achieve a small load.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß der über die Vorrichtung in die Abgasleitung eingeführte Kraftstoff unter Ausnutzung des bei Leerlauf oder geringer Last im Abgas vorhandenen Luftüberschusses verbrennt und die daraus resultierende Temperaturerhöhung und Vergrößerung des Abgasmassenstromes die erforderliche Leistungssteigerung der Abgasturbine ergibt.This object is achieved according to the invention with the characterizing feature of claim 1 solved in that the fuel introduced into the exhaust pipe via the device is being utilized of the excess air present in the exhaust gas when idling or under low load and the The resulting increase in temperature and increase in the exhaust gas mass flow required Increase in performance of the exhaust gas turbine results.

Mit dem Merkmal von Anspruch 2 wird erfindungsgemäß erreicht, daß die Vorrichtung vor der Zerstörung durch die bei Vollast sehr heißen Abgase geschützt wird. Bei abgestellter Kraftstoffzufuhr wird Kühlluft innerhalb der Vorrichtung über die Kraftstoffwege geführt,With the feature of claim 2 it is achieved according to the invention that the device from destruction by which very hot exhaust gases are protected at full load. When the fuel supply is switched off, cooling air is inside guided by the device via the fuel lines,

JO die sich nach Verlassen der Vorrichtung dem Abgas des Dieselmotors zumischt.JO which after leaving the device is the exhaust gas of the Diesel engine.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Durchführung nur ein geringer apparativer Aufwand erforderlich ist, der sich zudem ohne Schwierigkeit an einem Dieselmotor unterbringen läßt, und daß ein Teil der vom Dieselmotor zum Fördern der Verbrennungsluft aufgewendeten Arbeit, die in Form des Luftüberschusses im Abgas noch enthalten ist, in sinnvoller Weise zur Verbesserung der Motorencharakteristik genutzt wird.The advantages achievable with the invention are in particular that only one to carry out low expenditure on equipment is required, which is also easy to use in a diesel engine can accommodate, and that a part of the diesel engine expended to convey the combustion air Work, which is still contained in the form of the excess air in the exhaust gas, in a meaningful way to improve the Engine characteristics is used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Ein Dieselmotor 11 is"t mit einem Abgasturbolader, der aus Verdichter 12 und Abgasturbine 13 besteht, einem Ladeluftkühler 14 und einer über die Leitung 17 zusätzlich Gas zur Abgasturbine 13 liefernden Hilfsbrennkammer 15 ausgerüstet, um das Beschleunigungsverhalten des Dieselmotors zu verbessern. Die Verbrennungsluft für die Hilfsbrennkammer 15 wird der Ladeluftleitung 19 zwischen Verdichter 12 und Ladeluftkühler 14 entnommen und über Luftzuleitung 20, Absperrorgan 21 und Luftzuleitung 22 der Hilfsbrennkammer 15 zugeführt.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is described in more detail below.
A diesel engine 11 is equipped with an exhaust gas turbocharger consisting of a compressor 12 and an exhaust gas turbine 13, a charge air cooler 14 and an auxiliary combustion chamber 15 which supplies additional gas to the exhaust gas turbine 13 via the line 17 in order to improve the acceleration behavior of the diesel engine Auxiliary combustion chamber 15 is taken from charge air line 19 between compressor 12 and charge air cooler 14 and fed to auxiliary combustion chamber 15 via air supply line 20, shut-off device 21 and air supply line 22.

Die zum Starten der Hilfsbrennkammer 15 erforderliche Verbrennungsluft wird vom Abgasturbolader durch Erhöhen des Ladeluftmassenstromes und/oder Luftdruckes bereitgestellt, indem eine Leistungssteigerung der Abgasturbine 13 dadurch bewirkt wird, daß der über eine Vorrichtung 23 in die Abgasleitung 16 eingeführte Kraftstoff unter Ausnutzung des bei Leerlauf oder geringer Last im Abgas vorhandenen Luftüberschusses verbrennt und die daraus resultierende Temperaturerhöhung und Vergrößjrung des Abgasmassenstromes die erforderliche Leistungssteigerung der Abgasturbine 13 ergibt.The combustion air required to start the auxiliary combustion chamber 15 is passed through by the exhaust gas turbocharger Increasing the charge air mass flow and / or air pressure provided by an increase in performance the exhaust gas turbine 13 is effected in that the introduced into the exhaust pipe 16 via a device 23 Fuel using the excess air present in the exhaust gas when idling or at low load burns and the resulting increase in temperature and enlargement of the exhaust gas mass flow the required increase in performance of the exhaust gas turbine 13 results.

In der Abgasleitung 16 ist in Strömungsrichtung hinter der Vorrichtung 23 ein Flammrohr 18 angeord-In the exhaust pipe 16, a flame tube 18 is arranged downstream of the device 23 in the direction of flow.

net, das eine intensive Durchmischung der Abgase mit dem eingeführten Kraftstoff bewirkt. Das Zünden des Kraftstoffes wird durch eine Zündeinrichtung 24 unterstützt.net, which has an intensive mixing of the exhaust gases the imported fuel causes. The fuel is ignited by an ignition device 24 supports.

Um die Vorrichtung 23 vor der Zerstörung durch die bei Vollast sehr heißen Abgase zu schützen, wird bei abgestellter Kraftstoffzufuhr über ein 3-Wege-Ventil 25 in der Kraftstoffzuleitung 26, 27 Kühlluft innerhalb der Vorrichtung 23 über die Kraftstoffwege geführL Die Kühlluft, die der Luftzuleitung 20 entnommen wird, vermischt sich nach Verlassen der Vorrichtung 23 mit den Abgasen aus dem Dieselmotor 11.In order to protect the device 23 from being destroyed by the exhaust gases, which are very hot at full load, at shut off fuel supply via a 3-way valve 25 in the fuel supply line 26, 27, cooling air is guided within the device 23 via the fuel paths Cooling air, which is taken from the air supply line 20, mixes with the exhaust gases from the diesel engine 11 after leaving the device 23.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Diesel engine with a supercharging unit consisting of an exhaust gas turbine and a compressor and a Auxiliary combustion chamber that supplies gas as additional drive energy to the exhaust gas turbine, the auxiliary combustion chamber Via an air supply line with the required combustion air from the pressure line of the compressor is supplied, and the additional drive energy via a to the Exhaust line of the diesel engine connected line of the exhaust gas turbine is supplied, thereby characterized in that one of the auxiliary combustion chamber (15) is independent and known per se consisting of a flame tube (18), fuel injection device (23) and ignition device (24) Device in the exhaust pipe (16) of the diesel engine (11) is arranged.

2. Diesel engine according to claim 1, characterized in that that in the fuel supply line (26, 27) for the fuel injection device (23) one with three Line connections equipped valve (25) is arranged, one connection with the Air supply line (20) is connected.