DE3236789A1 - Low-pressure diesel engine with rotary swivel supercharger - Google Patents
Low-pressure diesel engine with rotary swivel superchargerInfo
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Abstract
Description
Niederdruck - Dieselmotor mit Rotationsschwinglader.Low-pressure diesel engine with a rotary swing loader.
Die erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der nach dem Diesel-Verfahren arbeitet und dem ein Rotationsschwinglader nach dem Europäischen Patent oo 12 329 unter ausnutzung der Abgasenergie, vorzugsweise als freifaì1rendes Ladeaggregat, Ladeluft unter Druck im ganzen Motorarbeitsbereich zuführt und bei dem das Kompressionsverältnis so weit abgesenkt ist, daß auch unter Berücksichtigung der Kompressionswärme der Ladeluft beim Kompressionshub des rotors die für das Zünden des eingespritzten Kraftstoffs notwendige Temperatur mindestens bei ungünstigen Umgebungsbedingungen nicht erreicht wird.The invention relates to an internal combustion engine that works according to the diesel process works and a rotary swing loader according to the European patent oo 12 329 using the exhaust gas energy, preferably as a free-falling charging unit, Feeds charge air under pressure in the entire engine working area and in which the compression ratio is lowered so far that also taking into account the heat of compression Charge air for the ignition of the injected fuel during the compression stroke of the rotor necessary temperature not reached at least under unfavorable ambient conditions will.
Sieht man von bekannten Zündhilfen ab, so ist zum sicheren ZUnden des eingespritzten Kraftstoffs eine Kompressionsendtemperatur um 5000 erforderlich.If you disregard known ignition aids, you can safely ignite of the injected fuel, a compression end temperature of around 5000 is required.
Das bedingt nach den Gasgesetzen für den normalen Saugmotor ein hohes Verdichtungsverhältnis und entsprechend hohen Druck.According to the gas laws, this requires a high for the normal naturally aspirated engine Compression ratio and correspondingly high pressure.
Bei PKW-Motoren, welche ja auch noch auf einer Paßhöhe und bei beträchtlichen Kältegraden sicher anspringen müssen, finden sich Kompressionsverhältnisse von 23 : 1, was einen Kompressionsenddruck um 70 bar ergibt.With car engines, which are still at a pass height and with considerable There are compression ratios of 23 : 1, which results in a final compression pressure of around 70 bar.
Wegen des besseren thermodynamischen Wirkungsgrad es wurde das ursprünglich von Diesel vorgesehene Gleichdruckverfahren weitgehend modifiziert, sodaQ Verbrennungsdrücke auch über 100 bar eher als normal anzusehen sind.It was originally because of the better thermodynamic efficiency The constant pressure method provided by Diesel has been largely modified, sodaQ combustion pressures even above 100 bar are more likely to be regarded as normal.
Diesen ibiotoren werden dann bei Aufladung durch Abgasturbolader oder Comprex noch weit höhere Spitzendrücke zugemutet, wobei auch 170 bar erreicht oder gar überschritten werden können.These ibiotoren are then charged by exhaust gas turbochargers or Comprex can withstand much higher peak pressures, reaching 170 bar or can even be exceeded.
Damit diese Motoren den hohen Belastungen standhalten, müssen sie weit schwerer als Ottomotoren gebaut werden. Das höhere Gewicht bedingt einen wesentlich höheren Preis, sodaß sich der im Brennstoffverbrauch weit günstigere Dieselmotor als PKW-Antrieb nur zögernd am Wirkt durchsetzt. Es gilt die Regel, daß nur wer mehr als 15 ooo km/a fährt, zu einer relativen Kostenersparnis kommt.In order for these engines to withstand the high loads, they have to are built much heavier than gasoline engines. The higher weight requires a lot higher price, so that the diesel engine, which is far cheaper in terms of fuel consumption as a car drive only hesitantly prevailed. The rule is that only who drives more than 15,000 km / a, results in relative cost savings.
Diesem unbefriedigenden Entwicklungsstand dadurch abzuhelfen, daß die Spitzendrücke besonders bei Fahrzeugdieselmotoren auf Inerte vergleichbar denen des Otto-Prozesses gesenkt werden, ist Zweck der vorgelegten Erfindung.To remedy this unsatisfactory level of development by the peak pressures, especially in vehicle diesel engines, are comparable to those in inertia of the Otto process are reduced, is the purpose of the invention presented.
Hohe Triebwerksgewichte sind besonders bei Flugzeugen unangenehm.High engine weights are particularly uncomfortable in aircraft.
Daher sind auf diesem Gebiet starke Kräfte zur Lösung des rroblems angesetzt, günstigen Brennstoffverbrauch mit geringem Motorgewicht zu vereinen.Therefore, there are strong forces in this field to solve the problem set to combine low fuel consumption with low engine weight.
Der Stand der diesbezüglichen Entwicklung kann durch die Versuche der NASA gekennzeichnet werden, für kleinere Flugzeuge sogenannte 2-Takt-Niederdruck-Dieselmotoren zu bauen. Dieses Verfahren ist in der USA-Zeitschrift "opular Science", eft April 1982, Seite 103 u. flgde. beschrieben. Grundlage dir ist offenbar ein weiterentwickeltes Hyperbar-Verfahren, das in seinen Grundlagen in K. Zinner : Aufladung von Verbrennungsmotoren -2. Auflage - 1980 - Bpringer-Verlag berlin, im Abschnitt 9.7 erkennbar ist.The state of the development in this regard can be determined by the experiments by NASA, so-called 2-stroke low-pressure diesel engines for smaller aircraft to build. This procedure is in the USA journal "Opular Science", April eft 1982, page 103 and flgde. The basis of you is evidently a further developed one Hyperbar process, which in its basics in K. Zinner: Supercharging of internal combustion engines -2. Edition - 1980 - Bpringer-Verlag berlin, can be seen in section 9.7.
Das Verfahren, wie es von der Firma Teledine im Auftrag der NASA entwickelt wurde, ist schematisch in Fig. 1 dargestellt.The process as developed by Teledine on behalf of NASA is shown schematically in FIG.
Zum Start des Verbrennungsmotors 1 wird das aus Verdichter 2 und Turbine 3 bestehende Aggregat durch den starken Elektromotor 4 angetrieben. Lurch das geschaltete Ventil 5 wird bei 6 angesaugte Luft über die Brennkammer 7 der Turbine 3 zugeführt und diese beginnt das Ladeaggregat 2-5 anzutreiben. Bei genügend hoher Drehzahl wird die Ladeluft durch Kompression auf ca 3,7 bar um ca 1230 erwärmt.At the start of the internal combustion engine 1, this is made up of the compressor 2 and the turbine 3 existing unit driven by the powerful electric motor 4. Lurch the switched Air sucked in at 6 is supplied to valve 5 via the combustion chamber 7 of the turbine 3 and this begins to drive the loading unit 2-5. If the speed is high enough the charge air is heated by compression to approx. 3.7 bar by approx. 1230.
Jetzt ka-nn der Motor 1 nach Schalten des Ventils 5 mit erwärmter Ladeluft versorgt werden und seine Abgase treiben dann Turbine 3 - auch bei abgeschalteter Brennkammer 7.Now the motor 1 can with the heated one after switching the valve 5 Charge air are supplied and its exhaust gases then drive turbine 3 - even when it is switched off Combustion chamber 7.
Das Kompresi@usverhältnis des Motors ist soweit abgesenkt, dRaß die Zündtemperatur für den eingespritzten Brennstoff bei einer Ladelufttemperatur von 123° erreicht wird. Das bedeutet bei einem Ladedruck von 3,7 bar Kompressionsenddrücke von 55 bar und so wird in der genannten Quelle ein Verbrennungsendd ruck vor 104 bar auen als "niedrig" bezeichnet, was gegenüber dem g@ jeichfalls angegebenen von 140 bar für marktgängige Dieselmotoren wohl zutrifft.The compression ratio of the engine has been reduced as far as possible the Ignition temperature for the injected fuel at a charge air temperature of 123 ° is reached. At a boost pressure of 3.7 bar, this means final compression pressures of 55 bar and so a final combustion pressure of 104 bar outside as "low", which is compared to the g @ given by 140 bar for standard diesel engines probably applies.
Es ist übrigens ein in Fig. 1 nicht dargestellter als Luft-Luft-Aggregat ausgebildeter Ladeluftkühler voresehen, um im Betrieb nicht durch zu hohe Ladelufttemperaturen die Ladeluftmenge zu verkleinern. Dieses ist sicher notwendig, da es sich um einen Turboverdichter handelt, dessen iumpgrenze bekanntlich das Verhältnis von Fördermenge und Förderhöhe einschränkt.Incidentally, it is an air-air unit (not shown in FIG. 1) Provide a trained charge air cooler to avoid excessively high charge air temperatures during operation to reduce the amount of charge air. This is certainly necessary because it is a Turbo compressor acts, the pump limit of which is known to be the ratio of delivery rate and delivery head is limited.
Außerdem ist der Wirkungsgrad besonders bei kleineren Einheiten so niedrig, daß dii Brennkammer vor allem in Teillastbereichen ständig für Energienachschub sorgen muß.In addition, the degree of efficiency is particularly high in the case of smaller units low that the combustion chamber is constantly for energy replenishment, especially in partial load areas must worry.
Für PKW-Motoren, welche durch ihre große Stückzahl nicht nur ür die Industrie interessant sind, sondern a-uch wegen ihrer mweltbelastung einer besonderen beachtung bedürfen, ist diese Ausfuehrung bei geringen leistungen schon aus physikalischen uründen nicht einsetzbar, aber auch wegen des Aufwandes nicht anzuwerden.For car engines, which due to their large number of units not only for the Industries are interesting, but also a special one because of their environmental pollution require attention, this version is already physical in the case of low performance are not usable, but also not to be used because of the effort involved.
Demgegenüber sollen nach dem Erfindungsvorschlag aucn bei diesen Massentriebswerken günstige Errebnisse erzielt werden. Nicht nur durch einfache Ausführung uns übersichtliche Apparatur, sondern auch durch oprimale verhalten in 1eillastbereichen - dem Hauptarbeitsfeld der PK@-Triebwerke - , durch eine für Fahrzeuge günstige Charackteristik und niedrige Verbrauchswerte bei wenig umweltbelastendem Abgas.In contrast, according to the proposed invention, these mass engines should also be used favorable results are achieved. Not just because of the simple design and clear Apparatus, but also through oprimal behavior in partial load areas - the main field of work the PK @ engines -, due to their favorable characteristics for vehicles and low Consumption values with less polluting exhaust gas.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei verringertem Kompressionsverhältnis des Dieselmotors die Ladeluft nicht nur durch die Vorkrompression im Laderverdichter -was nur eine Verlagerung bedeuten würde und nicht zur optimalen Drucksenkung im Motor führt -, sondern durch Aufheizung soweit erwärmt wird, daß die Zündtemperatur am Ende des Verdichtungshubes des Motors bei wesentlich verringertem Druck erreicht wird, sodaß bei einem geeigneten Einspritzgesetz der maximale Verbrennungsdruck in der Größenordnung des bei Ottomotoren vorkommenden bleibt.To solve this problem, the invention provides that at reduced compression ratio of the diesel engine not only through the charge air the pre-compression in the supercharger - which would only mean a shift and does not lead to an optimal pressure reduction in the engine - but by heating it up is heated to the extent that the ignition temperature at the end of the compression stroke of the engine is achieved at a significantly reduced pressure, so that with a suitable injection law the maximum combustion pressure in the order of magnitude that occurs in gasoline engines remain.
Diese Beheizung der Ladeluft erfolgt vorzugsweise ver#lustfrei durch einen Verbrennungsvorgang in Laceluftstrom, aber es ist auch eine andere Wärmequelle, z. B Umsetzung elektrischer Energie, anwendbar.This heating of the charge air is preferably carried out without loss a combustion process in lacquer air flow, but it is also another heat source, z. B conversion of electrical energy, applicable.
Ein normales Heizregister mit Wärmeaustausch zur Ladeluft, hin ohne direkte Durchmischung von Heizgasen und Ladeluft, ist schon wegen des Wirkungsgrades dieser Übertragung nicht so günstig und auch materialmäßig aufwend@ger. Allerdings könnte man spater, wenn der motor läuft, die :u der #ntriebsmaschine des aotationsschwingladern immer noch mit erheblicher Temperatur abströmenden Motorabgase zur Beheizung benut':en. Diese würde vielleicht im Teillastbereich und vor allem bei den durch Spülluftbedarf viel anspruchsvolleren 2-Takt-Motoren interessant sein. tan könnte auch heiße Motorabgase der Ladeluft zu deren Erwarmung beimischen. Diese Mischung könnte direkt im Rotationsschwinglader, wo beide Ga.se nebeneinander strömen, onne Aufwand erfolgen.A normal heating register with heat exchange to the charge air, or without direct mixing of heating gases and charge air is due to the efficiency this transfer is not so cheap and also expensive in terms of material. However One could later, when the engine is running, the: u the #drive of the aotation swing loader still use engine exhaust gases flowing off at a considerable temperature for heating. This would perhaps be in the partial load range and especially with the purge air requirement much more sophisticated 2-stroke engines. tan could also cause hot engine exhaust fumes add to the charge air to warm it up. This mixture could be used directly in the rotary rocker loader, where both gases flow side by side, no effort takes place.
Am praktischsten ist eine mit der vom Rotationsschwinglader gelieferten Druckluft betriebene Verbrennung des 3etriebsstoffes des Dieselmotors.The most practical is one with the one supplied by the rotary swing loader Compressed air-powered combustion of the diesel engine's fuel.
Allerdings ist es bei dem an sich geringen Anteil der Beheizungsenergie, der im allgemeinen unter 5% liegen wird, auch möglich, ein leichter zündendes Medium, wie z.B. ein Flüssiggas, zur Zusatzheizung zu benutzen.However, with the actually low share of heating energy, which will generally be below 5%, also possible, a more easily igniting medium, such as a liquid gas to use for additional heating.
Gezündet wird die Ladeluftheizung wohl nicht durch eine ständig brennende Pilotflamme, sondern nach dem bewährten Stand der Technik kontrolliert elektrisch, z.B. durch Funkenstrecke oder Flamrenbogen. Damit ist auch leicht die Kontrol@e zu verbinden, ob die Heizung in Betrieb ist, sowie ihre Drosselung bis zum Abschalten in gewissen Motorarbeitsbereichen.The charge air heater is probably not ignited by a constantly burning one Pilot flame, but controlled electrically according to the tried and tested state of the art, e.g. through spark gaps or flame arcs. This also makes the Kontrol @ e easy to connect whether the heating is in operation, as well as its throttling until it is switched off in certain engine working areas.
Bei einem Fahrzeugantrieb, dem vorzugsweisen Anwendungsgebiet der Erfindung, wird diese Zünd- und Kontrolleinrichtung zweckmäßig mit dem Startvorgang des Motors gekoppelt.In a vehicle drive, the preferred field of application of Invention, this ignition and control device is expedient with the starting process of the motor coupled.
Es wird besonders hervorgehoben, daß diese Erfindung unter Beachtung der für den Rotationsschwinglader geltenden Vorschriften sich hervorragend für den Einsatz bei 2-Takt-Dieselmotoren eignet, da gleichzeitig die erforderliche Spülluft zur Verfügung steht. wie Vorteile der Erfindung ind vielgestaltig und Leicht vu öelegen Der Ottomotor ist leicht un(l drehfreudig, also günstig fiir den Antrieb von Fahrzeugen. Leider ist er wegen des nur in gewissen Grenzen des Luftverhältnisses zündfähigen Arbeitsgemisches de@ Dieselmotor in bezug auf den spezifischen Kraftstoffverbrauch grundsätzlich unterlegen, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist.It is particularly pointed out that this invention If the regulations applicable to the rotary vibratory loader are observed, it is ideally suited for use in 2-stroke diesel engines, as the required purge air is available at the same time. How the advantages of the invention are manifold and easy to use. The gasoline engine is slightly unrequented, so it is cheap to drive vehicles. Unfortunately, because the working mixture of the diesel engine is ignitable only within certain limits of the air ratio, it is basically a diesel engine with regard to the specific fuel consumption inferior, as can be seen in FIG.
Außerdem wird sein PV-Diagramm bei Teillast thermodynamisch schlechter, da dabei günstige Diagrammteile abgeschnitten werden.In addition, its PV diagram is thermodynamically worse at part load, because cheap parts of the diagram are cut off.
Beim Dieselmotor ist es gerade umgekehrt. Bei ihm entfallen dabei ungünstige Diagrammteile, sodaß er sich bei Teillast thermodynamisch verbessert.In the case of the diesel engine, it is exactly the opposite. With him are omitted unfavorable parts of the diagram, so that it improves thermodynamically at part load.
Wegen des nur in engen Grenzen änderbaren Luftverhältnisses ist die Abgastempertur beim Ottomotor immer hoch, sodaß viel Energie abströmt. Im Gegegnsatz dazu ist das Luftverhältnis beim Dieselmotor im Teillastbereich besonders hoch, was nach Fig. 2 zu günstigem 3rennstoffverbrjuch und zu geringen Abgastemperaturen führt.Because the air ratio can only be changed within narrow limits, the Exhaust gas temperature in gasoline engines is always high, so that a lot of energy flows off. On the contrary In addition, the air ratio in the diesel engine is particularly high in the partial load range, which, according to Fig. 2, results in favorable fuel consumption and low exhaust gas temperatures leads.
Im Stadtverkehr braucht ein mittlerer PKW auf ebener Straße eine Antriebsleistung von ca 5 kw, was vei einem 1,5-1-Motor bei 2 ooo min 1 einen mittleren tffektivdruck pe von ca 2 bar ergibt.In city traffic, a medium-sized car needs drive power on a level road of approx. 5 kw, which is a mean effective pressure for a 1.5-1 engine at 2,000 rpm pe of approx. 2 bar results.
Diesen 2 bar gegenüber fällt es schon ins Gewicht, daß ein Ottomotor in diesem Bereich stark gedrosselt fahren muß - wohl unter 25% der Ladungsmenge der Vollast - und entsprechend einen negativen mittleren Druck von ci -0,75 bar mitschieppt.Compared to this 2 bar, it is important that a gasoline engine must drive strongly throttled in this area - probably below 25% of the charge the full load - and accordingly a negative mean pressure of ci -0.75 bar carries along.
Der aufgeladene Schwingladermotor nach dem Dieitlverfahren dagegen erfährt besonders bei Teillast beim Ladungswechsel einen zusätzlichen Schub durch die Differenz des Ladedrucks und der zum Lader abströmenden totorabgase von mindestens +0,5 bar, über den ganzen Arbeitszyklus gerechnet.On the other hand, the supercharged swing charger engine according to the Dieitl method experiences an additional thrust especially at partial load when changing gas the difference between the boost pressure and the exhaust gas flowing to the turbocharger of at least +0.5 bar, calculated over the entire work cycle.
Gegenüber den 2 bar des mittleren pffektivdrucks der benötigten Nutzleistung sind also -o,75 und +o,5 bar sehr erhebliche Beträge, welche den Brennstoffverbrauch im Stadtverkehr bestimmen.Compared to the 2 bar mean effective pressure of the required useful power So -o, 75 and + o, 5 bar are very significant amounts that reduce fuel consumption determine in city traffic.
Geringerer Brennstoffverbrauch bedeutet auch weniger toxisches Abgas, bei dem die Nùx-Anteile auch wegen der viel geringeren Temperaturen des Motorarbeitszyklus bei hohem Luftverhältnis beim vorgeschlagenen Niederdruck-Dieselmotor + Rotationsschwinglader niedrig liegen.Lower fuel consumption also means less toxic exhaust gas, in which the Nùx shares also because of the much lower temperatures of the engine work cycle at high air ratio in the proposed low-pressure diesel engine + Rotary swing loader are low.
Die Erfindung macht den vorgeschlagenen Niederdruck-Dieselmotor so leicht wie den Ottomotor, behält ihm aber die Vorteile des Dieselverfahrens in Verbindung mit dem iiotationsschwlnglader: dberlegeren spezifischen Brennstoffsverbrauch - besonders in dem für PKW-Antriebe so wichtugeb Teillastbereich. Hohe Drehmomente auch bei geringen Motordrehzahlen günstige Luftverhältnisse im ganzen Motorarbeitsbereich. Durch dem Motor angepaßte Drehzahl des Rotationsschwingladers ist seine direkte Ankopplung beim Startvorgang des Motors möglich, soda? ohne zusätzliche Appara tur sofort geheizte Ladeluft zur Verfügung steht, aber auch die Spülluft für einen 2-Takt- Dieselmotor.The invention makes the proposed low pressure diesel engine so as light as the gasoline engine, but retains the advantages of the diesel engine with the ionization swinger: superior specific fuel consumption - especially in the partial load range, which is so important for car drives. High torques Favorable air conditions in the entire working range of the engine even at low engine speeds. The speed of the rotary vibratory loader adapted by the engine is its direct speed Coupling possible when starting the engine, so? without additional equipment immediately heated charge air is available, but also the scavenging air for a 2-stroke Diesel engine.
Es sollte nicht unerwünnt bleiben, daß praktisch jedes Modell von Ottomotoren bei Anderung des Zylinderdeckels fur dieses Niederdruck-Dieselverfahren benutzt werden könnte : Die Drücke bleiben in den gleichen Grenzen und die Temperaturen werden niedrier. Das wieaerum macht eine erhebliche Leistungssteigerung ohne größere Anstrengung des Modells möglich. Zur bequemen aufnahme z.B. einer Wirbelkammer im Zylinderdeckel können die Ventile kleiner gemacht werden, da der Rotationsschwinglader Strömungsverluste ausgleicht.It should be noted that virtually every model of Otto engines when changing the cylinder cover for this low-pressure diesel process could be used: the pressures remain within the same limits and the temperatures become lower. The wieaerum makes a significant increase in performance without major Effort of the model possible. For convenient accommodation of e.g. a vortex chamber in the Cylinder covers, the valves can be made smaller, as the rotary rocker charger Compensates for flow losses.
Beim Rotationsschwinglader gibt es keine gegenseitige Abhängigkeit von Fördermenge und Förderhöhe und keine Einschränkung wie durch die Pumpgrenze von Turboladern. Ls stört ihn wenig, wenn man den Motor mit beheizter Ladeluft aufläßt, da die Verkleinerung der Ladeluftmasse durch Ernhöhung des Ladedrucks kompensiert werden kann.There is no mutual dependency on the rotary rocker loader of flow rate and head and no restriction such as the surge limit of turbochargers. It doesn't bother him much if you let the engine open with heated charge air, because the reduction in the charge air mass is compensated for by increasing the charge pressure can be.
Ordnet man die Aufheizung zwischen Laderverdichter und Motor an, 90 leistet die Erwärmung durch Ic e Ausdehnung der Ladeluft utzarbeit. Deshalb ist diese Anordnung rünstiger, als die vor nintritt in den Verdichter, weil dann der Lader ein größeres Volumen bewältigen muß.If the heating is arranged between the supercharger and the engine, 90 does the heating through Ic e expansion of the charge air. Therefore this arrangement rougher than the one before entering the compressor, because then the Loader has to cope with a larger volume.
Der Stand der Technik stellt Mittel zur Verfügung, um die Beheizung optimal den jeweiligen Bedürfnissen, dem Arbeitsbereich des Motors und den Umgebungsbedingungen, anzupassen. bo wird man z.B. öeim Start höher aufheizen und später beir erwärmten Motor die Beheizung zurückfahren und vielleicht so auslegen, ddß man in den Hauptarbeitsbereichen darauf verzichten kann. rs ist eine Frage der Abstimmung des Gesamta@gregates, wobei es auch von Bedeutung ist, daß die Beheizung durch direkte Flamme und deren teuergase wenig aufwendig ist.The prior art provides a means for heating optimally the respective needs, the working range of the engine and the ambient conditions, adapt. bo, for example, you will be heated up higher at the start and later warmed up atir Engine the Reduce the heating and perhaps lay it out in such a way that you can do without it in the main work areas. rs is a matter of voting of the entire aggregate, whereby it is also important that the heating is by direct Flame and its expensive gases are not very expensive.
Es ist leicht nachzuweisen, daß diese direkte Aufheizung der La-Ladeluft durch heiße Feuergase keine wesentliche Störung des Luftverhältnisses oder bedeutende Lnergieverluste verursacht Bei einem Luftverhältnis von 2 wird für 1 kg Brennstoff im Motor 28,6 kg Luft benötigt. Um diese Luftmenge um 1000 zusätzlich zur Kompressionswärme zu erhitzen, sind 720 kcal erforderlich, also ca 72 g Dieselöl, welche ihrerseits zur Verbrennung 1 kg Luft benötigen, also 3,5; der Arbeitsmenge, sodaß das Luftverhältnis sich auf 1,93 ändert - was zu vernachlässigen wäre! Die zusätzliche Erwärmung ist auch im Schluckliniendiagramm des Motors zu berücksichtigen; aber da man kaum unter ein Motorkompressionsverhältnis von 7 : 1 gehen wird, um noch einen günstigen thermodynamischen tirkungsgrad zu behalter, kann mit einer Ladeluftverdichtung von 2,5 bar gerechnet werden, ohne die maximalen Verbrennungsdrücke in einem Ottomotor zu überschreiten, sofern man ein entsprechendes Einspritzgesetz für den aufgeladenen Dieselmotor verwendet. Dieser Ladedruck aber ergibt bei günstigen Umgebungsbedingungen bereits eine genügend hohe Ladelufttemperatur, soda eie zusätzliche Heizung im Vollastbetrieb entfallen kann. Damit ändern sich die Motorschlücklinien gegenüber den üblichen Werten nicht im entscheidenden Bereich. Die Verringerung der Durchsatzmenge durcii die Aufheizung aber ist ohne Belang im Pnfahrberêich und während des Teillastbetriebes, da dort sowieso mit erheblichem Luftverhältnis gefahren wird.It is easy to prove that this direct heating of the La charge air by hot fire gases does not cause any significant disturbance of the air ratio or significant energy losses. At an air ratio of 2, 28.6 kg of air are required for 1 kg of fuel in the engine. In order to heat this amount of air by 1000 in addition to the compression heat, 720 kcal are required, i.e. about 72 g of diesel oil, which in turn requires 1 kg of air for combustion, i.e. 3.5; the amount of work, so that the air ratio changes to 1.93 - which would be negligible! The additional heating must also be taken into account in the absorption curve diagram of the motor; But since you will hardly go below an engine compression ratio of 7: 1 in order to maintain a favorable thermodynamic efficiency, a charge air compression of 2.5 bar can be expected without exceeding the maximum combustion pressures in a gasoline engine, provided that a corresponding injection law is used used for the charged diesel engine. Under favorable ambient conditions, however, this boost pressure already results in a sufficiently high charge air temperature so that there is no need for additional heating in full load operation. This means that the motor slack lines do not change in the decisive area compared to the usual values. The reduction in throughput by the However, heating is of no concern in the Pnfahrberêich and during partial load operation, since there is a considerable air ratio in any case.
Ein Ausführungsschema des Erfindungsvorschlages sei an Hand der Fig. 3 als Zusammenfassung der bisherigen Beschreibung gegeben.An execution scheme of the proposed invention is based on the Fig. 3 given as a summary of the previous description.
Der Rotationsschwinglader 8 in Fig. 3 versorgt den in seinem Kompressionsverltnis zweckmäßig angepaßten Verbrennungsmotor nach dem Dieselverfahren 9 mit Ladeluft. Diese wird durch die Flamme 10 durch direkte Wärmeübertragung und durch Vermischung mit deren Feuergasen beheizt. nine Zünd- und Kontrolla#lage 11 nach dem Stand der Technik steuert diesen Vorgang, wobei die Heizungsintensität je nach den @edürfnissen sicherer Zündung und nicht unnötig hoher Temperatur nach Kontrol e etwa über Wärmefühler 12 geregelt wird. Die Flamme 10 wird durch die Brennstoffpumpe 15 gespei -t.The rotary oscillating loader 8 in FIG. 3 supplies the in its compression ratio appropriately adapted internal combustion engine according to the diesel process 9 with charge air. This is generated by the flame 10 through direct heat transfer and through mixing heated with their fire gases. nine ignition and control position 11 after the prior art controls this process, the heating intensity depending on the @ needs of safe ignition and not unnecessarily high temperature according to control e is regulated via heat sensor 12, for example. The flame 10 is produced by the fuel pump 15 saved.
14 ist die zeitweilige möglich treibende Verbindung zwischen Motor und Rotationsschwinglader während des Startvorganges.14 is the temporary possible driving connection between the engine and rotary oscillating loader during the start-up process.
Diese ist Stand der Rotationsschwingl@dertechnik.This is the state of the art in rotating oscillating link technology.
Anstelle der Flamme 10 kann auch z.B. eine elektrische Wi@erstandsheizung oder ein Flammenbogen angeordnet werden.Instead of the flame 10, an electric heating system can also be used, for example or an arc of flame can be arranged.
Möglich ist auch die Beheizung der Ladeluft an der Stelle 10 durch ein nicht dargestelltes Heizregister, welcnes zum start fremd beheizt werden muP:, während später nach dem Start des A:otors die Beheizung des Registers durch Motorabgase erfolgen 9011-te.It is also possible to heat the charge air at point 10 A heating register, not shown, which must be heated externally at the start :, while later, after the start of the engine, the register is heated by engine exhaust gases take place 9011-th.
Auch eine direkte Zumischung heißer Motorabgase - nach einem anders eingeleiteten Start des Motors - zur Ladeluft ist ohne zeichnerische Darstellung nch dem Stand der Technik verstandlich. e Die Vorteile des Niederdruck-Dieselmotors n@ch der Erfindung, einschließlich der unvergleichlich günstigen Charakteristik, kommen besonders eindruckvoll zur G@ltung, wenn man sie im Zusammenhang mit der Verwendung einer solchen einrichtung zuir.Also a direct admixture of hot engine exhaust gases - after a different one initiated start of the engine - to the charge air is without graphic representation Understandable according to the state of the art. e The advantages of the low-pressure diesel engine according to the invention, including the incomparably favorable characteristics, come into effect particularly impressively when they are used in connection with the Use of such a facility zuir.
Antrieb eines hochmotorisierten Fahrzeuges, z.B. enes PKW, betrachtet. Man kann dann zwischen Fahrzeug und Motor benötigte Getriebe als Föttinger-Wandler ausbilden. Dies@m könnte a-uch ein sigennanter Berggang nachgeschaltet werden. Es könnte aber auch entsprechend dem Stand der Technik selbstverstärkend sein, wie bei einem Rieseler-Getriebe und sogar den hückwärtsgang durch Umkehren der Funktion von Lauf- und Leitrad integrieren.Drive of a highly motorized vehicle, e.g. a car, is considered. The transmission required between the vehicle and the engine can then be used as a Föttinger converter form. This @ m could also be followed by a distinctive mountain passage. It but could also be self-reinforcing according to the prior art, such as with a Rieseler gearbox and even reverse gear by reversing the function Integrate impeller and idler.
Dabei können die für den Umlauf des Betriebsmediums vorhandenen Zahnradpumpen gleichzeitig zum verschließlosen Bremsen dienen.The gear pumps available for circulating the operating medium can thereby at the same time serve for locking-free braking.
Die Verhältnisse werden optimal, wenn dieses Getriebe ein Trilok-Wandler ist, dessen Kupplkungspunkt dem maximalen Motordrehmoment möglichst gut entspricht.The ratios are optimal when this transmission is a Trilok converter whose coupling point corresponds as closely as possible to the maximum engine torque.
Claims (11)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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