NO117884B

NO117884B -

Info

Publication number: NO117884B
Application number: NO157667A
Authority: NO
Inventors: C Owen
Original assignee: Beason Manufacturing Co
Priority date: 1965-03-04
Filing date: 1965-04-13
Publication date: 1969-10-06
Also published as: FI43585C; CH476142A; FI43585B; DE1560683A1; FR1440249A; DE1560683C3; BR6684235D0; CH426718A; DK128911B; DE1560695B2; GB1038925A; DK116863B; NL6506174A; BR6569695D0; DE1560695C3; DE1560683B2; NL6616610A; NL128503C; GB1112636A; BE663414A

Description

Fremgangsmåte ved drift av turboladede totaktsmotorer og anordning ved sådanne motorer til fremgangsmåtens utførelse. Method for operating turbocharged two-stroke engines and device for such engines for carrying out the method.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører The present invention relates to

turboladede totaktsmotorer, hvorved her turbocharged two-stroke engines, whereby here

skal forstås totakts forbrenningsmotorer, shall be understood as two-stroke internal combustion engines,

ved hvilke hele eller en vesentlig del av den by which all or a substantial part of it

nødvendige spyle- og ladeluft leveres av necessary flushing and charge air is supplied by

blåsere som drives av motorens ekshaust-gass ved hjelp av en eller flere turbiner. blowers driven by the engine's exhaust gas using one or more turbines.

Oppfinnelsen omfatter også sådanne turboladede totaktsmotorer, ved hvilke der The invention also covers such turbocharged two-stroke engines, in which there

som supplement til eller som reserve for as a supplement to or as a reserve for

turbindrevne blåsere finnes andre kilder til turbine-driven blowers are available from other sources

luftforsyning, f. eks. mekanisk drevne blåsere. air supply, e.g. mechanically driven blowers.

Oppfinnelsen er basert på den erkjen-nelse at vanskelighetene ved å tilveiebrin-ge en effektiv turboladning uten for vidt-gående inngrep i motorens konstruksjon og The invention is based on the recognition that the difficulties in providing an efficient turbocharger without too far-reaching interventions in the engine's construction and

normale arbeidsmåte for en stor del skyldes normal way of working is largely due

det forhold at en ekshaust-turbindrevet the fact that an exhaust turbine-driven

blåsers luftytelse faller meget sterkere med blower's air performance drops much more strongly

avtagende motorbelastning enn en mekanisk drevet blåsers, slik at det blir vanske-lig å innrette den ekshaust-turbindrevne decreasing engine load than a mechanically driven blower, so that it becomes difficult to align the exhaust turbine-driven

blåser til å levere en passende mengde spyle- og ladeluft — eller et passende bidrag blower to deliver a suitable amount of flushing and charging air — or a suitable contribution

til den samlede spyle- og ladeluftmengde — både ved normal belastning og ved lavere belastning. to the total purge and charging air volume — both at normal load and at lower load.

Disse vanskeligheter avhjelpes ved den These difficulties are remedied by it

foreliggende fremgangsmåte til drift av present method for operation of

turboladede totaktsmotorer, hvilken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at ved belastninger, som ligger turbocharged two-stroke engines, which method according to the invention is characterized by the fact that at loads which are

vesentlig under normal belastning — tidspunktene såvel for ekshaustorganets åpning, som for brenselsinnsprøytningens be- significantly under normal load — the times both for the opening of the exhaust organ and for the fuel injection

gynnelse forskyves fremover i forhold til de for normal belastning fastsatte tidspunkter for å oppnå den nødvendige effekt av ekshaustturbinen til drift av blåseren, slik at denne gir effektiv turboladning. favor is shifted forward in relation to the times determined for normal load in order to achieve the necessary effect of the exhaust turbine to operate the blower, so that it provides efficient turbocharging.

Derved oppnås at motorens styrings-diagram,ekshaustturbin og blåser fritt kan dimensjoneres under hensyn til oppnåelse av optimale driftsbetingelser ved normal belastning, idet det ved vesentlig lavere belastninger, hvor ekshaustturboaggregatets luftytelse ville være utilstrekkelig, tilveiebringes et relativt forøket energiinnhold i ekshaustgassen ved en tidligere åpning av ekshaustorganet. Samtidig hermed oppnås ved fremrykning av tidspunktet for bren-selsinnsprøytningens påbegynnelse at ten-ningstrykket tilnærmelsesvis får samme størrelse som ved normal belastning. Thereby, it is achieved that the engine's control diagram, exhaust turbine and blower can be freely dimensioned with regard to achieving optimal operating conditions at normal load, since at significantly lower loads, where the exhaust turbo unit's air performance would be insufficient, a relatively increased energy content in the exhaust gas is provided at an earlier opening of the exhaust organ. At the same time, by bringing forward the time for the start of the fuel injection, it is achieved that the ignition pressure becomes approximately the same size as with normal load.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning ved turboladede totaktsmotorer til ut-førelse av den angivne nye fremgangsmåte og bestående i at det finnes midler til ved motorbelastninger som ligger vesentlig under normal belastning, samtidig å rykke tidspunktene for ekshaustorganets åpning og for brenselsinnsprøytningens begynnelse forover i forhold til de for normal belastning fastsatte tidspunkter. The invention also includes a device for turbocharged two-stroke engines for carrying out the specified new method and consisting in the fact that there are means for engine loads that are significantly below normal load, at the same time to move the times for the opening of the exhaust organ and for the beginning of the fuel injection forward in relation to the times specified for normal load.

Denne anordning kan ved motorer av den type hvor brenselsinnsprøytningspum-pe og ekshaustventil drives fra kammer på en felles kamaksel gjennom kamfølgere, som er forskyvbare på tverrs av denne, iføl-ge oppfinnelsen realiseres ved at kamføl-gerne er innrettet til ved hjelp av et felles manøverorgan å forskyves samlet ut fra deres normale stilling et kort stykke imot bevegelsesretningen for de dermed samvir-kende kammer. In engines of the type where the fuel injection pump and exhaust valve are driven from the cam on a common camshaft through cam followers, which are displaceable across this, according to the invention, this arrangement can be realized by the cam followers being arranged by means of a common maneuvering means to be displaced together from their normal position a short distance against the direction of movement of the thus interacting chambers.

Ved slike motorer hvor kamfølgerne er styrt ved hjelp av lenkeledd som er dreibart forbundet med en med kamakselen parallell og normalt stasjonær reguleringsaksel i punkter som ligger i avstand fra denne akse, kan de nevnte lenkeledd og disses forbindelse med reguleringsakselen hensiktsmessig ifølge oppfinnelsen være således beskafne at samtlige kamfølgere ved dreining av reguleringsakselen under ett kan tverrforskyves i forhold til kamakselen fra deres til normal gang i den øyeblikkelige eller eneste omdreiningsretning bestemte stillinger -til andre stillinger som ligger fremskutt fremad imot kamakselens øyeblikkelige eller eneste omdreiningsretning. Det fremkommer herved et ytterst enkelt innstillingssystem, ved hvilket de ønskede forskyvninger av styringstidspunktene tilveiebringes under ett ved hjelp av en enkelt reguleringsaksel, som kan være anbrakt spesielt til dette formål eller kan utgjøres av en i forveien tilstede-værende, f. eks. til omstyring av motoren tjenende aksel. In the case of such engines where the cam followers are controlled by means of link joints which are rotatably connected to a control shaft parallel to the camshaft and normally stationary at points which are at a distance from this axis, the aforementioned link links and their connection to the control shaft can be appropriate according to the invention in such a way that all cam followers when turning the regulating shaft together can be displaced transversely in relation to the camshaft from their positions determined for normal operation in the instantaneous or only direction of rotation - to other positions that are advanced forward against the instantaneous or only direction of rotation of the camshaft. This results in an extremely simple setting system, whereby the desired displacements of the control times are provided all at once with the help of a single control shaft, which can be placed especially for this purpose or can be made up of one present in advance, e.g. for reversing the shaft serving the engine.

Ved den ovenfor angivne anordning kan lengden av lenkeleddene hensiktsmessig ifølge oppfinnelsen være innstillbare, hvilket kan gjelde de til brenselpumpenes eller til ekshaustventilenes eller til begges kamfølgere hørende lenkeledd. Herved oppnås mulighet for en f in justering av de innstillede styringstidspunkter i de under driften anvendte stillinger av disse. With the above-mentioned device, the length of the link links can be suitably adjusted according to the invention, which can apply to the link links belonging to the fuel pumps or to the exhaust valves or to both cam followers. Hereby, the possibility of a fine adjustment of the set control times in the positions used during operation is achieved.

På tilsvarende måte kan den ene eller begge grupper av lenkeleddets forbindel-sespunkter med reguleringsakselen ha inn-stillbar avstand fra denne aksels akse, hvorved oppnås at det innbyrdes forhold mellom de ved en bestemt dreining av reguleringsakselen oppnådde forskyvninger av de to sett styringstidspunkter kan vari-eres etter ønske. In a similar way, one or both groups of the connecting points of the link joint with the control shaft can have an adjustable distance from the axis of this shaft, whereby it is achieved that the mutual relationship between the displacements achieved by a certain rotation of the control shaft of the two sets of control times can vary yours as desired.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken det skjematisk er vist en utførelsesform ved en totaktsmotor. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, in which an embodiment of a two-stroke engine is schematically shown.

På tegningen betegner 1 en kamaksel, som tenkes å strekke seg langsmed motoren i dennes hele lengde parallelt med krumtappakselens akse. Utfor hver motor - sylinder bærer kamakselen 1 en kamskive 2 til betjening av den angjeldene sylinders ekshaustventil og en kamskive 3 til betjening av sylindrenes brenselsinnsprøyt-ningspumpe. In the drawing, 1 denotes a camshaft, which is thought to extend along the entire length of the engine parallel to the axis of the crankshaft. In front of each engine cylinder, the camshaft 1 carries a cam disc 2 for operating the relevant cylinder's exhaust valve and a cam disc 3 for operating the cylinders' fuel injection pump.

Ekshaustventilkamskiven 2's kamføl- Exhaust valve cam 2's cam sensor

ger utgjøres av en rulle 4 anbrakt nedentil på en støtstang 5, hvis øverste ende på vanlig måte tenkes å påvirke den ikke viste ekshaustventil ved en ikke vist vippearm. Brenselspumpekamskiven 3's kamfølger ut-gjøres på tilsvarende måte av en rull 6, som er antydet med en prikket linje, og som bæres av en ikke vist støtstang, som fører til den ikke viste brenselsinnsprøyt-ningspumpe. ger is made up of a roller 4 placed below on a push rod 5, the upper end of which is thought to influence the exhaust valve (not shown) by a rocker arm (not shown) in the usual way. The cam follower of the fuel pump cam 3 is similarly constituted by a roller 6, which is indicated by a dotted line, and which is carried by a push rod, not shown, which leads to the fuel injection pump, not shown.

Foten av støtstangen 5 styres som vist av en eksenterbøyle som ved en tapp 7 er hengslet til et fremspring på støtstangen 5, og som er svingbar om en eksenterskive 9 som bæres av en parallelt med kamakselen 1 forløpende reguleringsaksel 10, på hvilken den er fastkilet. The foot of the push rod 5 is controlled, as shown, by an eccentric bracket which is hinged by a pin 7 to a projection on the push rod 5, and which is pivotable about an eccentric disc 9 which is carried by a regulating shaft 10 running parallel to the camshaft 1, on which it is wedged.

Det finnes et ganske tilsvarende styresystem for brenselspumpens ikke viste støtstang, hvilket styresystem tenkes å lig-ge skjult av det til ekshaustventilens støt-stang hørende og derfor ikke kan sees på tegningen. There is a fairly similar control system for the fuel pump's shock rod, not shown, which control system is thought to be hidden by the one belonging to the exhaust valve's shock rod and therefore cannot be seen in the drawing.

Reguleringsakselen 10 er båret i passende faste lager på maskinstativet og bærer en til siden utrakende fastkilt arm 11, til hvilken det er dreibart fastgjort en ma-nøverstang 12. The regulating shaft 10 is carried in suitable fixed bearings on the machine stand and carries a wedged arm 11 extending to the side, to which a maneuvering rod 12 is rotatably attached.

Det vil sees at bevegelse av manøver-stangen 12 oppad eller nedad fra den på tegningen viste stilling vil bevirke forskyvning av kamfølgerne 4 og 6 under ett i de med pilene pi og p2 viste retninger,. idet begge kamfølgerne beveges i retningen av pilen pi ved senkning av manøvers^tangen 12 og begge kamfølgerne i retning av pilen p2 ved løfting av manøverstangen 12. It will be seen that movement of the maneuver rod 12 upwards or downwards from the position shown in the drawing will cause displacement of the cam followers 4 and 6 as one in the directions shown by the arrows pi and p2. in that both cam followers are moved in the direction of the arrow pi when lowering the maneuvering rod 12 and both cam followers in the direction of the arrow p2 when lifting the maneuvering rod 12.

Under motorens gang med normal belastning beveger begge kamfølgere seg i en stort sett loddrett virkelinje gående gjennom kamakselens akse, idet kamakselen f. eks. tenkes å dreie seg med den ved en pil pi viste retning når motoren går forover. Ønskes det nå å la motoren arbeide med vesentlig nedsatt belastning i denne omdreiningsretning, beveges begge kamfølgerne 4 og 6 ifølge oppfinnelsen et stykke mdt høyre i den med pilen pi viste retning ved senkning av ma-nøverstangen 12. Det vil sees lett at styringstidspunktene for utstøtsventilen og brenselspumpen herved vil falle tidligere i motorens arbeidssyklus enn ved normal belastning. During the engine's operation with normal load, both cam followers move in a largely vertical line of action passing through the axis of the camshaft, as the camshaft e.g. is thought to turn in the direction shown by an arrow pi when the engine is moving forward. If it is now desired to allow the engine to work with a significantly reduced load in this direction of rotation, according to the invention both cam followers 4 and 6 are moved slightly to the right in the direction shown by the arrow pi when lowering the control rod 12. It will be easily seen that the control times for the exhaust valve and the fuel pump will thereby fall earlier in the engine's duty cycle than under normal load.

Arbeider motoren i den motsatte omdreiningsretning som vist med pilen p2, vil innstilling av kamfølgerne til fremrykking av styringstidspunktene for ekshaustventil og brenselspumpe kreve forskyvning i retning av pilen p2 ut fra den på tegningen viste stilling, hvilket tilveiebringes ved oppadgående bevegelse av manøverstangen i 12. If the engine is working in the opposite direction of rotation as shown by arrow p2, setting the cam followers to advance the control times for the exhaust valve and fuel pump will require displacement in the direction of arrow p2 from the position shown in the drawing, which is provided by upward movement of the control rod in 12.

Eksenterstangen 8 kan betraktes som dreibart festet til reguleringsakselen 10 i punktet 13, som er sentrum i eksenterski-ven 9. Dette punkts eksentrisitet i forhold i til reguleringsakselens akse behøver ikke å være ens for ekshaustventilens og brenselspumpens vedkommende, idet størrelsen av-henger av den ønskede vinkelforskyvning ] av styringspunktene svarende til en bestemt vinkeldreining av reguleringsakselen 10. Eksentrisiteten kan også være variabel, f. eks. ved anvendelse av i og for seg kjente eksenterinnretninger med regulerbar eksentrisitet eller ved anvendelse av en for-skyvbar dreietap i stedet for den viste eksenterskive 9. Likeledes kan lengden av eksenterstangen 8 eller det tilsvarende organ være innstillbart til finjustering av styringstidspunktene. The eccentric rod 8 can be regarded as rotatably attached to the regulating shaft 10 at point 13, which is the center of the eccentric disk 9. The eccentricity of this point in relation to the axis of the regulating shaft need not be the same for the exhaust valve and the fuel pump, as the size depends on the desired angular displacement ] of the control points corresponding to a specific angular rotation of the control shaft 10. The eccentricity can also be variable, e.g. by using per se known eccentric devices with adjustable eccentricity or by using a shiftable rotation loss instead of the shown eccentric disk 9. Likewise, the length of the eccentric rod 8 or the corresponding body can be adjusted to fine-tune the control times.

Betjeningen av manøverstangen 12 kan også foregå manuelt fra motorens manø-verplass, men det er ikke noe i veien for at reguleringsakselen 10 kan være sammenkoplet med motorens belastningsinn-stillingsorgan på en slik måte at foran-dringen av styringstidspunktene for ekshaustventil og brenselspumpe inntrer au-tomatisk ved innstilling på lavere belastninger. Således kan reguleringsakselen væ-re sammenkoplet med det til fastleggelse av brenselspumpenes ytelse tjenende organ enten direkte eller gjennom passende ser-vomotorinnretninger. The operation of the maneuvering rod 12 can also take place manually from the engine's maneuvering place, but there is nothing in the way of the regulating shaft 10 being connected to the engine's load setting device in such a way that the change of the control times for the exhaust valve and fuel pump occurs automatically. automatically when setting to lower loads. Thus, the regulating shaft can be connected to the body used to determine the performance of the fuel pumps, either directly or through suitable servomotor devices.

Oppfinnelsen er særlig tenkt anvendt ved stasjonære motorer og fartøysmotorer innrettet til store ytelser pr. sylinderenhet og fortrinsvis med ekshaust-turboblåsere som eneste kilde for spyle- og ladeluft. I alminnelighet vil såvel brenselsinnsprøyt-ningen som ekshaustorganene ved slike motorer være styrt fra en felles kamaksel, og de ønskede endringer av styringstidspunktene kan da alltid tilveiebringes ved passende tverrforskyvning av kamfølgerne i forhold til kamakselen enten som separat foranstaltning eller som supplement til en i omstyringsøyemed mulig tverrforskyvning av kamfølgerne. The invention is particularly intended for use with stationary engines and vessel engines designed for large outputs per cylinder unit and preferably with exhaust turbo blowers as the only source for scavenging and charging air. In general, both the fuel injection and the exhaust organs of such engines will be controlled from a common camshaft, and the desired changes in the control timings can then always be provided by suitable lateral displacement of the cam followers in relation to the camshaft either as a separate measure or as a supplement to one for the purpose of reversing possible transverse displacement of the cam followers.

Claims

1. Procedure for the operation of turbocharged two-stroke engines, characterized by the fact that — at loads that are substantially below normal load — the times for both the opening of the exhaust organ and the start of fuel injection are shifted forward in relation to those for nor-

mal load set times, to achieve the required effect of the exhaust turbine to operate the blower, so that it provides efficient turbocharging.

2. Device for turbocharged two-stroke engines for carrying out the method stated in claim 1, characterized by regulating devices for, at engine loads that are significantly below normal load, simultaneously advancing the times for the opening of the exhaust device and for the start of fuel injection in relation to the times specified for normal load.

3. Device as stated in claim 2 for engines where the fuel injection pump and exhaust valve are driven from a cam on a common camshaft through cam followers that are displaceable across the camshaft, characterized in that the cam followers are arranged using a common nerve organ to be displaced together from their normal positions a short distance against the direction of movement of the thus cooperating chambers.

4. Device as specified in claim 3, for engines of the type where the cam followers are controlled by links which are rotatably connected to a normally stationary control shaft parallel to the camshaft at points that are at a distance from its axis, characterized in that the said links and these connection with the regulating shaft are thus arranged that, when turning the regulating shaft, all cam followers can be shifted transversely in relation to the camshaft from their positions determined for normal operation in the instantaneous or only direction of rotation to other positions that are advanced forward against the instantaneous or only direction of rotation of the camshaft.

5. Device as stated in claim 4, characterized in that the length of the link joints for either the fuel pumps or the exhaust valves or both cam followers are adjustable.

6. Device as stated in claim 4, or 5, characterized in that the eccentricity in relation to the axis of the control shaft of the pivot points for the fuel pumps' or exhaust valves' or both link joints are adjustable.

7. Device as set forth in claim 4, 5 or 6, characterized in that the regulating shaft is thus connected to the engine's load regulating means, preferably a means for setting the fuel pump's performance, that advancing the time for the beginning of the fuel injection and the opening of the exhaust means takes place automatically in dependence on the set load.