DE810557C

DE810557C - Method for power regulation in internal combustion engines

Info

Publication number: DE810557C
Application number: DEP33262A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Dr-Ing Titze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-02-04
Filing date: 1949-02-04
Publication date: 1951-08-13

Description

Verfahren zur Leistungsregulierung bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsregulierung und Anpassung der Ansaugtemperatur an die jeweiligen Lastbereiche bei Brennkraftmaschinen, bei welchem die Ansaugluft vorzugsweise durch die Abgaswärme, erhitzt wird.Method for power regulation in internal combustion engines The invention relates to a method for regulating the output and adapting the intake temperature to the respective load ranges in internal combustion engines at which the intake air is preferably heated by the exhaust gas heat.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß über einen Teil des Leistungsbereiches Drosselregelung stattfindet und über den restlichen Leistungsbereich die Leistungsregulierung durch Änderung der Temperatur der Ansaugluft bewirkt wird.The method according to the invention consists in that over a part of the power range throttle control takes place and over the remaining power range the power regulation is effected by changing the temperature of the intake air.

Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchen eine Vorrichtung zur Temperaturregelung der Verbrennungsluft im Vergaserraum mittels kalter und warmer Luft vorgesehen ist, derart, daß bei geringer Belastung mehr warme Luft und bei steigender Leistung mehr oder ausschließlich kalte Luft zugeführt wird. Die Leistung dieser Maschinen wird über ihren ganzen Bereich mittels üblicher Drosselorgane geregelt und parallel dazu die Lufttemperatur der jeweiligen Leistungsgröße angepaßt, bzw. es wird die Drosselregelung durch die Temperaturänderung in ihrer Aufgabe der Leistungsregelung unterstützt.Internal combustion engines are known in which a device for temperature control of the combustion air in the gasifier room using cold and warm Air is provided in such a way that at low load more warm air and at with increasing power, more or only cold air is supplied. The performance these machines are regulated over their entire range by means of conventional throttling devices and at the same time the air temperature is adapted to the respective output size, or it becomes the throttle control through the temperature change in its task of power control supports.

Gemäß der vorliegendenErfindung wird hingegen bei geringer Belastung sehr kräftig erhitzte. Ansaugluft verwendet, um einerseits vollständige Kraftstoffverdampfung und Gemischbildung und anderseits ein möglichst großes spezifisches Luftvolumen zu erzielen. Während der Zufuhr der heißen Ansaugluft zum Vergaser bzw. Motor wird dessen Leistung in bisher üblicher Weise. durch eine Drosselregulierung geändert. Bei steigender Leistung gibt das Drosselorgan in Anpassung an die Leistung den vollen Querschnitt des Ansaugrohres frei, welcher Zustand bei weiterer Leistungs- Steigerung beibehalten wird. Diese erfolgt nunmehr durch kontinuierliches Abkühlen der heißen Ansaugluft, wobei sie zweckmäßig mit der relativ kalten Umgebungsluft gemischt wird. Diese Heiß-oder Warmregulierung schließt also an die Drosselregulierung an und ist in ihrem Bereiche von ihr unabhängig. Dieser Leistungsteilbereich ist durch die Temperaturdifferenz zwischen Heißluft und Umgebungsluft gegeben; er kann durch entsprechende Wahl der Temperatur der Heißansaugluft beliebig verändert werden. Die prinzipielle Trennung beider Regulierungen ermöglicht die volle Ausnutzung des Bereiches der sparsamen Heißluftansaugung. Sollte es aber anderseits der Motorbetrieb erfordern, so kann eine beliebige Überlappung beider Regulierungen vorgenommen werden.On the other hand, according to the present invention, when the load is low very vigorously heated. Intake air used to complete fuel evaporation on the one hand and mixture formation and, on the other hand, the largest possible specific air volume to achieve. During the supply of the hot intake air to the carburetor or engine its performance in the usual way. changed by a throttle regulation. When the power increases, the throttle device gives full power in adaptation to the power Cross-section of the intake pipe freely, which state with further power increase is retained. This is now done by continuously cooling the hot Intake air, which is appropriately mixed with the relatively cold ambient air. This hot or warm regulation therefore follows on from the throttle regulation and is independent of her in her area. This power sub-range is characterized by the Temperature difference between hot air and ambient air given; he can through appropriate Choice of the temperature of the hot suction air can be changed as required. The principal Separation of the two regulations enables full utilization of the area of the economical hot air suction. On the other hand, if the engine operation requires it, in this way, any overlap between the two regulations can be made.

Die Heißluftleistungsregulierung schließt die Anpassung der Ansauglufttemperatur an die jeweilige Leistungsgröße in sich ein und stellt somit die einfachste gleichzeitige Regelung von Leistung und erforderlicher Temperatur der Ansaugluft dar, die im Gegensatz zur Drosselregulierung verlustlos arbeitet.The hot air output control closes the adjustment of the intake air temperature to the respective performance size and thus represents the simplest simultaneous Regulation of power and required temperature of the intake air, which in contrast for throttle regulation works lossless.

Die der jeweiligen Ansaugtemperatur und Belastung entsprechende Kraftstoffmenge wird durch eine Regelvorrichtung bekannter Art zugemessen, die hier besonders wichtig ist, weil infolge der hohen Ansaugtemperatur bei geringer Belastung die Viskosität des Kraftstoffes und damit der Düsenausfluß wesentlich verändert wird.The amount of fuel corresponding to the respective intake temperature and load is measured by a known type of control device, which is particularly important here is because, due to the high intake temperature at low loads, the viscosity of the fuel and thus the nozzle discharge is significantly changed.

Um bei geringer Belastung das notwendige heiße magere und bei Vollast das kühle fette Gemisch zu erhalten, wird zweckmäßig, in gleicher Weise wie bei der Drosselregulierung üblich, auch die Heißluftregulierung durch eine beigeordnete, begrenzte Gemischregulierung und eine Verstellung des Zündzeitpunktes o. dgl. vervollkommnet.In order to get the necessary hot lean at low load and at full load Maintaining the cool, rich mixture becomes expedient in the same way as in the throttle regulation usual, also the hot air regulation by an associated, Limited mixture regulation and an adjustment of the ignition point or the like. Perfected.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedener Weise. und mit verschiedenen Apparaturen ausgeführt werden. In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen von geeigneten Regelvorrichtungen dargestellt. Es zeigt Fig. i eine erste Vergaserausführungsform mit aufgesetztem Hosenrohr und Luftmischklappe und einer durch eine Nadel bewirkte Gemischregulierung im Schnitt, Fig. 2 schematisch die Kopplung der Kraftstoff-bzw. Motorregulierungsorgane durch das Vergaserhebelgestänge, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung als Heißgemischregulierung im Schnitt, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform unter Verwendung von zwei Vergasern, Fig. 5 eine geänderte Ausführungsform mit zwei Vergasern schematisch im Schnitt dargestellt, Fig.6 das Betätigungsgestänge hierzu schematisch in Ansicht.The inventive method described can be in various Way. and carried out with various apparatus. In the drawing are several embodiments of suitable control devices are shown. It shows Fig. I shows a first embodiment of the carburetor with an attached Y-pipe and air mix flap and a mixture regulation effected by a needle in section, FIG. 2 schematically the coupling of the fuel or. Engine regulators through the carburetor lever linkage, 3 shows a second embodiment of a device for regulating the hot mixture in section, Fig. 4 shows a schematic representation of a third embodiment below Use of two carburetors, FIG. 5 shows a modified embodiment with two carburetors shown schematically in section, Fig. 6 the actuating linkage for this purpose schematically in view.

Der Vergaser (Fig. i) des ersten Ausführungsbeispiels enthält die Drosselklappe 5, ein aufgesetztes Hosenrohr i mit dem Arm 2 fürHeißluftansaugung und dem Arm 3 für Kaltluftansaugung und die Mischklappe q. für die Warmluftregulierung. Die Kraftstoffregulierung erfolgt durch die in die Hauptdüsenöffnung g für den Kraftstoff führende Nadel B. Während der Heißluftansaugung gibt der zylindrische oder wenig konisch geformte Nadelschaft jenen Düsenquerschnitt frei, der der jeweiligen Teillast entspricht. In Anpassung an die kühler werdende Mischluft im Bereich der Warmluftregulierung wird der sich stark verjüngende Nadelteil 8' immer mehr aus der Düse gezogen und gibt bei Vollast und relativ kühler Luftansaugung den Düsenquerschnitt maximal frei.The carburetor (Fig. I) of the first embodiment contains the Throttle valve 5, an attached Y-pipe i with arm 2 for hot air suction and the arm 3 for cold air suction and the mixing flap q. for hot air regulation. The fuel regulation takes place through the in the main nozzle opening g for the fuel leading needle B. During hot air suction, the cylindrical or little conically shaped needle shaft free the nozzle cross-section that corresponds to the respective partial load is equivalent to. In adaptation to the cooler mixed air in the area of the warm air regulation the strongly tapered needle part 8 'is drawn more and more out of the nozzle and releases the nozzle cross-section at full load and relatively cool air intake.

Es kann auch ein Vergaser ohne Düsennadel verwendet werden, in welchem Falle an Stelle der Düsennadel ein regulierbares Organ das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch entsprechende Zusatzluft egalisieren muß.A carburetor without a jet needle can also be used, in which Instead of the nozzle needle, a regulatable organ controls the fuel-air mixture must equalize by appropriate additional air.

Die Kraftstoff- bzw. Motorregulierungsorgane werden durch ein Gasgestänge, wie in Fig. 2 dargestellt, derart gekoppelt, daß sie gemeinsam von einer Stelle aus durch Zug oder Druck gehandhabt werden können. Die Drosselklappe 5 wird durch Betätigung der Regelstange io über die Feder i i geöffnet. Nach voller Öffnung der Drosselklappe 5 wird die Regelstange io unter Zusammendrückung der Feder i i kontinuierlich weiterbewegt, wobei dann die Mischluftklappe ,4 von Heißluft- auf Kaltluftansaugen umschaltet. Die Düsennadel 8 macht in entsprechender Übersetzung alle Bewegungen der Regelstange io mit. Diese betätigt also gemeinsam die Mischluftklappe 4, Drosselklappe 5 und Düsennadel 8 in vollem Einklang mit dem Erfordernis. Zwecks Einregulierung können alle. Organe verstellt werden. Vorteilhaft wird der Übergang von der Drossel- zur Heißluftregulierung der das Regelgestänge bedienenden Person in irgendeiner Weise angezeigt, damit diese weiß, in welchem Bereiche der Motor arbeitet, und seine Beanspruchung darauf abstellen kann.The fuel or engine regulating organs are controlled by a throttle linkage, as shown in Fig. 2, coupled so that they are common from one point can be handled by pulling or pushing. The throttle valve 5 is through Actuation of the control rod io via the spring i i opened. After the Throttle valve 5, the control rod io under compression of the spring i i continuously moved further, then the mixed air flap, 4 from hot air to cold air suction switches. The nozzle needle 8 makes all movements in a corresponding translation the control rod ok with. This thus jointly actuates the mixed air flap 4, the throttle valve 5 and nozzle needle 8 in full line with the requirement. For adjustment purposes can all. Organs are disfigured. The transition from the throttle for hot air regulation of the person operating the control linkage in any Way so that it knows in which areas the engine is working and its Stress can be based on it.

Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist eine Einrichtung beschrieben, bei welcher die Temperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Leistungsregulierung verändert wird. Die zum Motor führende Ansaugleitung i i teilt sich unmittelbar hinter dem Vergaser 12 in zwei, im Ausführungsbeispiel gleich langen Leitungen 13, 14, die sich kurz vor dem Motor 15 wieder vereinigen. Die Leitung 13 wird dauernd von den Auspuffgasen umspült und dadurch heiß gehalten. Die Leitung 14 bleibt ständig kühl bzw. wenig vorgewärmt. An der Trennungsstelle der Leitungen 13 und 14 ist eine Mischklappe 16 angeordnet, welche bei Teillast die Heißleitung 13 und bei Vollast die kühlere Leitung 14 freigibt, wobei sie in den Zwischenstellungen die Übergänge sichert. Die Mischklappe 16 ist mit der Drosselklappe 17 zu gemeinsamer Bewegung gekuppelt, derart, daß nach vollständigem Öffnen der Drosselklappe in weiterer Folge das Gemisch infolge der nunmehr bewegten Mischklappe an Stelle durch die Heißleitung allein, immer mehr durch die kühlere Leitung geführt wird. Die gemeinsame Betätigung der Drossel- und Mischklappe erfolgt durch ein analoges Gestänge nach Fig. 2.In the second embodiment (Fig. 3) a device is described, at which the temperature of the fuel-air mixture for power regulation is changed. The intake line i i leading to the engine divides directly behind the carburetor 12 in two lines 13 of equal length in the exemplary embodiment, 14, which reunite shortly before engine 15. The line 13 becomes permanent Washed around by the exhaust gases and thus kept hot. The line 14 remains constant cool or slightly preheated. At the point of separation of the lines 13 and 14 is a Mixing flap 16 arranged, which at part load the hot line 13 and at full load the cooler line 14 releases, with the transitions in the intermediate positions secures. The mixing flap 16 is to move together with the throttle valve 17 coupled in such a way that after fully opening the throttle valve in a further sequence the mixture as a result of the now moving mixing flap instead of through the hot pipe alone, is led more and more through the cooler line. The joint activity the throttle and mixing flaps are carried out by an analog linkage according to FIG. 2.

Bei einer dritten Ausführungsform der zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Einrichtung (Fig.4, 5) sind dem Motor zwei Vergaser zugeordnet, und zwar entweder getrennt oder in einem Aggregat vereinigt, deren Ansaugleitungen zum Motor sich über ein Hosenrohr vereinigen. In jeder der beiden Ansaugleitungen 21, 22 ist je ein normaler Vergaser 23 bzw. 24 eingebaut.In a third embodiment of the exercise of The device according to the invention (FIGS. 4, 5) are two of the engine Carburettor assigned, either separately or combined in one unit, whose intake lines to the engine unite via a Y-pipe. In each of the a normal carburetor 23 and 24 is installed in each of the two intake lines 21, 22.

Bei ansteigender Belastung wird durch die sich nach links bewegende Regelstange 31 (Fig. 5) über den verstellbaren Anschlag 32 und den auf der Drosselachse 38 sitzenden verstellbaren Hebel 33 die Drosselklappe 29 des Heißluftvergasers 23 geöffnet. -Bei Erreichen der maximalen Öffnung oder auch schon früher nimmt der verstellbare Anschlag 34 über den verstellbaren Hebel 35 die, auf der gleichen Achse 39 sitzende Drosselklappe 3o des Normalvergasers 24 mit, wodurch die Drosselklappe 30 geöffnet wird. Mit dem Öffnen der Klappe 30 schließt die Klappe 29 nach überschreiten der Mittelstellung wieder den Heißluftvergaser 23. Dieser ist nahezu oder ganz geschlossen, wenn die Drosselklappe 3o den Kaltluftvergaser 24 zur Gänze öffnet. Durch Verstellen und Einstellen der Mitnehmer 32 und 34 sowie der Hebel 33 und 35 können die beiden Vergaser -aufeinander in gewünschter Weise abgestimmt werden. Die Rückzugfedern 36, 37 bringen die Drosselklappen 29 und 30 wieder in ihre Ruhelage zurück. Start- und Leerlaufeinrichtung sind im Heißluftvergaser 29 untergebracht. In beiden Vergasern können verschiedene Kraftstoffe verwendet werden.When the load increases, the control rod 31 (FIG. 5) moving to the left opens the throttle valve 29 of the hot air gasifier 23 via the adjustable stop 32 and the adjustable lever 33 located on the throttle shaft 38. - When the maximum opening is reached or even earlier, the adjustable stop 34 takes along the throttle valve 3o of the normal carburetor 24, which is seated on the same axis 39, via the adjustable lever 35 , whereby the throttle valve 30 is opened. When the flap 30 is opened, the flap 29 closes the hot-air carburetor 23 again after the central position has been exceeded. This is almost or completely closed when the throttle valve 3o fully opens the cold-air carburetor 24. By adjusting and setting the drivers 32 and 34 and the levers 33 and 35, the two carburettors can be matched to one another in the desired manner. The retraction springs 36, 37 bring the throttle valves 29 and 30 back into their rest position. The starting and idling devices are housed in the hot air gasifier 29. Different fuels can be used in both carburetors.

Bei der Ausführungsform nach Fig.6 tritt an Stelle der Drosselklappe des Kaltluftvergasers an der Vereinigung beider Gemischrohre eine Mischklappe 27. Diese und die Drosselklappe 28 werden hintereinander mit einem Gestänge ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten bewegt.In the embodiment according to FIG. 6, the throttle valve takes place of the cold air gasifier, a mixing flap 27 at the junction of the two mixture pipes. This and the throttle valve 28 are similar one behind the other with a linkage that shown in Fig. 2 moves.

Die beschriebene Heißluftregulierung in Verbindung mit der Verwendung kräftig erwärmter Ansaugluft bei geringer Belastung bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich: Die Heißluftle.istungsregulierung erfolgt über einen großen Teil des Leistungsbereiches mit selbstgegebener Temperaturanpassung verlustfrei. Die hohen Temperaturen der Heißansaugluft ergeben geringere Drosselverluste und Ansaugarbeit infolge größeren spezifischen Volumens, höheren Ansaugdruck und damit Verringerung des schädlichenAbgasrestes, vollständige Kraftstoffverdampfung und Gemischbildung, möglichen größeren Luftüberschuß und dadurch ioo°/oige Kraftstoffumsetzung sowie gleichmäßige Gemischverteilung an alle Zylinder. Durch die vorstehende Verringerung der Verluste wird eine derartige Kraftstoffersparnis erzielt, daß durch Verbrennung geringerer Kraftstoffmengen bei größerer Luftmenge die Verbrennungstemperatur so weit herabgesetzt wird, daß dadurch die Erhöhung der Temperatur der Ansaugluft ungefähr wettgemacht wird. Mithin wird die Verbrennungsend- und Motortemperatur trotz der Verwendung hoher Ansaugtemperatur nicht erhöht, so daß weder Ver-, luste durch höhere spezifische Wärme, größeren Wärmeübergang und Dissoziation noch durch Motorklopfen eintreten. Die Motorbeschleunigung ist bei Heißluftansaugung besser, da kein Kraftstoffniederschlag nach Drosselöffnung auftritt. Die Erwärmung des Motors erfolgt rascher.The hot air regulation described in connection with the use Vigorously heated intake air with a low load brings a number of advantages with itself: The hot air output regulation takes place over a large part of the output range with self-determined temperature adjustment without loss. The high temperatures of the Hot suction air results in lower throttle losses and suction work as a result of larger ones specific volume, higher suction pressure and thus a reduction in harmful exhaust gas residue, complete fuel evaporation and mixture formation, possible larger excess air and thereby 100% fuel conversion and even mixture distribution all cylinders. The above reduction in the loss becomes such Fuel savings achieved by burning smaller amounts of fuel at larger amount of air, the combustion temperature is reduced so far that this the increase in the temperature of the intake air is roughly offset. So will the end of combustion and engine temperature despite the use of a high intake temperature not increased, so that neither losses due to higher specific heat, greater Heat transfer and dissociation still occur due to engine knocking. The engine acceleration is better with hot air suction as there is no fuel deposit after opening the throttle occurs. The engine heats up more quickly.

Bei den für Kraftfahrzeuge charakteristischen oftmaligen Lastwechseln ist die für jede Belastung notwendige Ansaugtemperatur gesichert, da sowohl der kalte als auch der heiße. Luftstrom jederzeit sofort zur Verfügung steht. Bei Motoren mit bisher mittlerer Gemisch- oder Luftvorwärmung ergibt sich nunmehr infolge der kalten Vollast eine Erhöhung derselben.With the frequent load changes characteristic of motor vehicles the intake temperature required for every load is ensured, as both the cold as well as hot. Airflow is immediately available at all times. With engines with previously medium mixture or air preheating now results from the cold full load an increase of the same.

Durch die erfindungsgemäße Leistungsregulierung werden Regulierungsverluste auf ein Minimum herabgesetzt, und es wird überhaupt erst dadurch die einfache, praktische und sinngemäße Verwertung von an sich bekannter Warmansaugluft bei geringer Leistung möglich.The power regulation according to the invention results in regulation losses reduced to a minimum, and only then does it become simple and practical in the first place and appropriate utilization of known warm intake air at low power possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for power regulation in internal combustion engines, in which the intake air is preferably heated by the exhaust gas heat and is cooled with increasing load or enlargement of the opening cross-section of the throttle valve, characterized in that, with increasing power, throttle regulation only takes place for the time being and over the remaining area the power regulation by changing the Temperature of the intake air is effected.

2. The method according to claim i, characterized in that the fuel-air mixture during the sole Throttle regulation is passed through a heated intake pipe and over the remaining Power range the mixture continuously through a mixing flap of the heated is diverted into a suction line that is kept cool.

3. The method according to claim i, characterized in that the hot air intake and the normal air intake is carried out by two separate normal carburettors, the mixing tubes of which merge, and that over the entire power range or over a part thereof the throttle device of one carburetor opens continuously while the throttle device of the other Carburetor closes continuously, with the onset and the cessation of opening or closing can take place at different times.

4. The method according to claim 3, characterized in that a conventional carburetor throttle device with continuous Actuation of the associated linkage in one direction, d. H. so with only increasing or only decreasing load, opens over part of the power range and closes in whole or in part over the remaining part.

5. The method according to claim 3, characterized in that only one carburetor through one usual Throttle body is regulated, while the other by one at the union point both mixing tubes seated organ is controlled, which to the extent that there is one Carburetor closes, the other switches off.

6. Apparatus for carrying out the procedure according to claim i, characterized in that two unifying in the carburetor Lines, e.g. B. a Y-pipe (i) are guided, through which a line (2) Hot air and cold air is sucked in through the other line (3), and a mixed air flap (4) either the hot air supply or the cooling air supply blocks or an intermediate layer to enable the mixed air supply.

7. Apparatus according to claim 6, characterized characterized in that a nozzle needle leading into the main fuel nozzle opening (9) (8) with the throttle valve (5) and the mixed air valve (4) to move together coupled and all three can be operated from one point. B. Device for Exercising the method according to claim 3, characterized in that the carburetor throttle valve is designed such that it can use the carburetor both in the one and in the other end position can complete. Referred publications: German patents No. 462272 and 463439