NO143816B - Forbrenningsmotor, saerlig dieselmotor med avgassturbolader - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en forbrenningsmotor, særlig dieselmotor, med avgassturbolader og med en omledningskanal for ladeluften til avgangskanalen foran turbinen samt de omledningskanalen anordnede strupemidler med kontinuerlig variabelt gjennomløpstverrsnitt, hvilke strupemidler tilveiebringer en trykkforskjell mellom kompressorens utløp og turbinens innløp.

Fra DT-OS 2 120 687 er det kjent en forbiløpsledning for den direkte kontinuerlige strøm av fra kompressoren levert friskluft til avgassene fra motoren. Det er anordnet et brennkammer foran turbinen. Brennkammeret mates med avgassen og den friskluft som tilføres gjennom forbiløpsledningen.

Fra det tyske patentskrift 693277 er det kjent å regulere oppladingstrykket ved forbrenningsmotorer ved hjelp av en reguleringsventil. Denne ventil reguleres manuelt eller i avhengighet av driftsverdier, eksempelvis brenseltilførsel-en, eller flyvehøyden når det dreier seg om flyvemaskiner.

I DT-OS 1 451 910 er det vist en forbrenningsmotor med avgassturboledning, hvor det i en omledning er anordnet tilbakeslagsventiler.

Fra det sveitsiske patentskrift 508 127 er det

kjent en lufttilføringsinnretning for en forbrenningsmotor, hvor en forbiløpsledning inneholder en ventil for adskillelse av innløps- og utløpsledning. Ventilen betjenes manuelt eller automatisk og holdes så lenge åpen som brensel tilføres.

Fra US patent 2 654 991 er det kjent en overladet motor med en forbiledning. Det er anordnet en automatisk styrt struper. Struperen innbefatter en luftbalansert ventil hvis vinkelstilling styres av det trykk som hersker ved kompressorens utløp. Ventilen styres således ikke av trykket på oppstrøms- og nedstrømssiden.

Fra svensk patent 343 9 20 er det kjent en overladet motor med et forbiløp. I forbiløpet er det en ventil. Ventilen forblir åpen bare så lenge som brennstoff tilføres til innsprøytningsmunnstykket. Det dreier seg således om en av-på-ventil som ikke er beregnet til å tilveiebringe en trykkforskjell .

Den oppgave som ligger til grunn for foreliggende oppfinnelse er å bibeholde de fordeler som er forbundet med en under drift stadig åpen og for overføring av hele den ikke av forbrenningsmotoren opptatte luftmengde egnet omledningskanal, og samtidig fremfor alt sørge for en spyling. Dessuten skal også forbrenningsgassens skyvearbeide ut fra sylinderne reduseres, hvorved man kan øke motorens virkningsgrad.

Dette oppnår man ifølge oppfinnelsen ved at strupemidlene i hovedsaken' utelukkende styres av de trykk som hersker foran og bak strupestedet, idet en øking av trykket bak strupestedet medfører en redusering av strupestedets gjennomløpstverr-snitt og en øking av trykket foran strupestedet medfører en

øking av strupestedets gjennomløpstverrsnitt, slik at den av strupemidlene tilveiebragte trykkforskjell endrer seg i samme retning som trykket i omledningskanalen foran strupestedet.

Det faktum at styringen av gjennomløpstverrsnittet

i hovedsaken bare bevirkes av trykkene foran og bak strupestedet, medfører at den tilveiebragte trykkforskjell vil være uavhengig av luftmengden som strømmer gjennom strupestedet. Ved en endring av luftmengden vil gjennomløpstverrsnittet automatisk stille seg slik inn under påvirkningen av trykkene at den tilsvarende trykkdifferanse opprettholdes. Ved et bestemt trykk foran strupestedet vil altså den som følge av strupingen oppnådde trykkforskjell forbli konstant, også når turtallet til motoren og dermed den opptatte luftmengde endre seg vesentlig, hvilket fører til vesentlige endringer i luftmengden som strømmer gjennom omledningskanalen.

På den andre siden er det av hensyn til anleggets optimale drift av stor betydning at den av strupemidlene tilveiebragte trykkforskjell endrer seg i samme retning som trykket i omledningskanalen foran strupestedet, dvs. at tykk-forskjellen skal stige ved stigende forkomprimeringstrykk og skal synke ved synkende forkomprimeringstrykk. Hensiktsmessig er endringen i trykkforskjellen en lineær eller en i det vesentlige lineær funksjon av endringen i forkomprimeringstrykket, dvs. trykket foran strupestedet.

Følgen herav er at forholdet mellom turbokompress-orens komprimeringsgrad og turbinens avspenningsgrad forblir konstant. Dette fører til at den til enhver tid nødvendige drivenergi for turbinen oppnås med lavest mulig gasstemperatur. En ytterligere følge av endringen i trykkforskjellen i avhengighet av forkomprimeringstrykket består i at man får de beste spylebetingelser for sylinderne i motoren.

Styringen av strupemidlene i omledningskanalen i hovedsaken bare ved hjelp av de foran og bak strupestedet herskende trykk representerer trekk hvis fordel det er gjort rede for ovenfor. Nytt er i denne sammenheng en slik styring av strupemiddelet at den ved hjelp av strupemiddelet tilveiebragte trykkforskjell endrer seg i samme retning som det foran strupestedet herskende forkomprimeringstrykk. Nytt er dessuten også anvendelsen av denne struping i en i drift stadig åpen omledningskanal, som muliggjør at kompressoren kan arbeide i nærheten av sin pumpelinje.

Da transportarbeidet for avgassene reduseres økes åpenbart det effektive midlere trykk som en verdi som svarer til forskjeller •mellom trykket foran strupemidlene og bak strupemidlene.

Videre kan man la motoren arbeide med høye forkomprimeringstrykk, da kompressoren arbeider i nærheten av pumpegrensen.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen inneholder strupemidlene et i omledningskanalen anordnet, med et fast sete samvirkende strupeorgan.

Dette strupeorgan eller strupeventillegeme kan være fast forbundet med et utligningsstempel som pådras av det trykk som hersker i omledningskanalen før eller bak strupestedet. Fordelaktig kan det anvendes elastiske midler som holder strupestedet åpent.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av kravene og fordelene vil belyses nærmere i forbindelse med omtalen av foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Ifølge en spesiell anordning ifølge oppfinnelsen, som kan benyttes i de tilfelle hvor det finnes et forbrenningskammer som får tilførsel av friskluft gjennom et primærinnløp som leverer friskluft til et forbrenningskammer, samt et inn-løp for sekundærluft for innføring av friskluft i et blandekammer, omfatter nevntestrupeorganer, i parallell, et første strupeorgan med variabelt gjennomstrømnings-tverrsnitt anordnet slik at struperen gjennomløpes av sekundærluft og hvilken første struper fremkaller, mellom fremre del av omledningskanalen (den del som er forbundet med kompressoren) og bakre del av omledningskanalen (den del som er forbundet med forbrenningskammeret), en trykkforskjell som er en stigningsfunksjon (fortrinnsvis lineær eller vesentlig lineær) av trykket som hersker i fremre kanaldel, og et andre strupeorgan med variabelt gjennomstrømningstverrsnitt som er utsatt for den trykkforskjell som skapes av første strupeorgan og er anbragt slik at det andre strupeprganet gjennomløpes av primærluft og regulerer leveringen av primærluft idet denne struperen frembyr et gjennomstrømningstverrsnitt for primærluften som spyles av trykket som hersker i bakre eller fremre del av nevnte omledningskanal, hvilken styring følger en bestemt lov.

Fortrinnsvis styrer nevnte andre strupeorgan blant annet en reguleringsanordning for brennstofftilførselen til forbrenningskammeret slik at man for primærluft og brennstoff oppnår et forhold som sikrer god forbrenningsstabilitet.

Man vil således forstå at det opprettholdes et forhold mellom gjennomstrømningstverrsnittet S psom står åpen for primærluften, og gjennomstrømningstverrsnittet Ss som gjennomløpes av sekundærluften.

Hvis^p betegner trykkforskjellen på begge sider av nevnte første strupeorgan, og P betegner trykket som hersker i fremre del av omledningskanalen, kan man skrive den lineære vekstfunksjon som sammenknytter AP og P på følgende måte:

hvor et og 8 er to koeffisienter.

Videre har man at denne trykkforskjellenA<p> er pro-porsjonal med den spesifikke vekt m for friskluften og kvad-ratet av dens hastighet V:

hvor k er en første approksimasjonskonstant.

Av de to ovenstående ligninger kan man da utlede uttrykket for hastigheten V:

Summen av kanaltverrsnittene S p og S s er kny 1ttet til den totale levering Q av friskluft i omledningskanalen, i henhold til følgende ligning:

hvor S er funksjon av P, dvs. S = f (P), hvor F (P) uttrykker

P P

den bestemte lov som forbinder tverrsnittet S^ med trykket P, og man kan da eliminere hastigheten idet man erstatter denne med trykkfunksjonen:

Under disse forhold vil primærluft-tilførselen Qp bare være avhengig av trykket P, ifølge ligningen:

Tilførselen av sekundærluft QQ er hele tiden lik for-skjellen mellom den totale levering som strømmer gjennom avled-ningskanalen og tilførselen av primærluft Qp.

I henhold til en gunstig utførelse ifølge oppfinnelsen består nevnte første strupeorgan av et bevegelig sett som omslutter på den ene side av nevnte andre strupeorgan og dessuten reguleringsanordningen for brennstofftilførsel....

Det bevegelige sett som danner nevnte første struper kan således bestå, av en sylinder som utvendig er forsynt med et strupeorgan som samvirker med et fast sete, idet den andre struper da består av en eller flere åpninger som er tatt ut i denne sylinder, samt en stang som dekker eller avdekker denne eller disse åpninger, hvilken stang drives av et stempel hvor den ene siden utsettes for trykket i bakre eller fremre parti av omledningskanalen, og den andre stempel-siden opptar et mottrykk og et fjærtrykk, og slik at stangen eller stempelet fortrinnsvis er forbundet med reguleringsorganer for brennstoff-tilførsel.

Oppfinnelsen vil forstås lettere i forbindelse med den følgende beskrivelse som er knyttet til de vedlagte tegninger som ikke skal oppfattes begrensende, men beskriver foretrukne utførelser av oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 skjematisk viser en overladet dieselmotor utstyrt med et forbrenningskammer som har et eneste friskluft- inntak, og forøvrig utstyrt i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk en overladet dieselmotor forsynt med et forbrenningskammer med to friskluftinnløp, og konstruert i henhold til en utførelse av oppfinnelsen hvor forbrenningskammeret er forsynt med en "retur"-injektor. Fig. 3 viser.skjematisk en overladet dieselmotor utstyrt med et forbrenningskammer med to frisklufttil-førsler og konstruert i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, hvor forbrenningskammeret er utstyrt med en "returfri" injektor. Fig. 4 viser et parti av en viktig del av motoren på fig. 2, som illustrerer en variant av oppfinnelsen. Fig. 5 gjengir en kurve som dreier seg om virke-måten for motoren ifølge oppfinnelsen.

Dieselmotoren vist på fig. 1 har henvisningstallet 101 og overlades med en turbokompressorgruppe med henvisningstall 102.

Turbokompressorgruppen 102 består av en kompressor 10 3 som leverer trykkluft for tilførsel til motoren gjennom en tilførselsledning, og en turbin 104 som driver nevnte kompressor 103 via en aksel 105, idet turbinen 104 selv drives ved hjelp av eksosgassen fra motoren 101.

Det er anordnet en omløpskanal 106 som sørger for direkte og permanent tilførsel av friskluft fra kompressoren 103 til eksosgassen fra motoren.

Fortrinnsvis er det anordnet et forbrenningskammer 107 foran turbinen 104, hvor forbrenningskammeret 104 får til-førsel av eksosgass og friskluft som er avledet gjennom av-ledningskanalen 106.

I henhold til oppfinnélsen er det anordnet strupeorganer 108 med variabelt gjennornstrømningstverrsnitt, anordnet slik at strupeorganet gjennomløpes av luft avledet gjennom omløpskanalen 106, idet strupeorganet 108 fremskaffer, mellom den fremre del av omledningskanalen 106 (partiet forbundet med kompressoren 103) og bakre parti av omledningen 106 (den del som er forbundet med turbinen 10 4 via forbrenningskammeret 107) en trykkforskjell P som er en økende funksjon, fortrinnsvis lineær eller i det vesentlige lineær, av trykket som hersker i fremre del. Denne lineære funksjon kan skrives:

hvor a<1> og 3' betegner to koeffisienter.

I henhold til en første utførelse som er vist på 1 fig. 1 består strupeorganet 108 av et strupeorgan 108a plass-ert i omledningskanalen 10 6 i samsvar med et fast sete 108e.

Struperen 108a kan bæres av en stang eller aksel 108b hvor den ene enden er forbundet med et likevekts- eller utjevningsstempel 108c som glir i en sylinder, eller bedre 'forbundet med omledningskanalen 106 gjennom en deformerbar vegg 108d.

Diameteren til struperen 108a og diameteren på stempelet 108c er avpasset slik at strupeorganet 108a står i likevekt,

' av trykket P som virker på fremre del og innerflaten av stempelet 108c,

av trykket P - Ap som virker mot baksiden,

og av atmosfæretrykket som virker på utsiden av stempelet 108c.

' Fjærorganer kan også innvirke på strupeorganet 10 8a for fastleggelse av koeffisienten 3' i henhold til loven Ap = a'p + 8' .

Disse fjærorganer kan bestå av en fjær 109 og/eller av egen-elastisiteten til den deformerbare veggen 108d.

For å kunne variere koeffisienten 6' kan man benytte reguleringsinnretninger hvormed man kan justere resul-tantkraften som virker på strupeorganet 108a ved hjelp av elas-iske systemer, disse reguleringsanordninger kan bestå av en mutter 110 som forandrer spenningen på fjæren.

Denne anordning er særlig interessant fordi man da kan tilpasse trykkforskjellen som skapes av strupeorganet 108 til den installasjon som den overladede motor er en del av. Spesielt kan man tilpasse trykkforskjellen til trykkfall som oppstår gjennom en filteranordning 111 som befinner seg ved inn-gangen til kompressoren 10 3 og/eller trykkfallet gjennom en lyd-potte 112 ved utgangen fra turbinen 104.

Et viskøst dempingsorgan, som omtales nøyere i det følgende, kan med fordel innvirke på strupeorganet 108a for å absorbere vibrasjoner av aerodynamisk opphav som struperen 108a utsettes for. Denne viskøse demper arbeider med fordel på basis av en viskøs væske som står under variabelt trykk.

Man vil nedenfor mer spesielt beskrive en anordning

i henhold til oppfinnelsen som er knyttet til det tilfelle hvor forbrenningskammeret får frisklufttilførsel gjennom et primær-luftinntak for innførsel av friskluft til forbrenningskammeret og tilførsel av sekundærluft for innføring av friskluft til et blandekammer.

Det vises til fig. 2 som illustrerer en dieselmotor som har henvisningstallet 1, motoren overlades fra en turbokompressor med henvisningstallet 2.

Turbokompressorgruppen 2 omfatter en kompressor 3

som leverer trykkluft til motoren gjennom ledningen 4, og en turbin 5 som driver kompressoren 3 via akselen 6, denne turbinen 5 drives selv av eksosgassen fra motoren 1.

Det er anordnet en omledningskanal 7 som bevirker direkte og permanent passasje av friskluft levert av kompressoren 3 til eksosgassen fra motoren.

Et forbrenningskammer 8 er anordnet foran turbinen 5, forbrenningskammeret 8 får tilførsel av eksosgass gjennom en ledning 9 og av friskluft avledet gjennom ledningen 7.

Forbrenningskammeret 8 får videre tilførsel av brennstoff gjennom injektoren 10 matet fra pumpen 11 som suger fra et reservoar 12.

Når det gjelder tilførselen til forbrenningskammeret 8 av eksosgass og friskluft, benyttes et system hvoretter for— brenningskammeret får tilførsel.

gjennom en inntakskanal for friskluft 13 for innfør-ing av friskluft i forbrenningskammeret 14,

gjennom et inntak av eksosgass 15 for innføring av eksosgass til et blandekammer 16 som befinner seg etter forbrenningskammeret 14,

og gjennom et inntak for sekundærluft 17 for innfør-ing av friskluft i nivå med nevnte blandekammer 16.

Inntaket for friskluft 13 kan bestå av en sentral-kanal 18 anordnet koaksialt i forbrenningskammeret 8, inntaket for eksosgass kan da utgjøres av en første ringformet kanal eller ledning 19 som omgir nevnte sentrale kanal 18, og endelig kan inntaket for sekundærluft 17 bestå av en andre ringformet kanal 20 som omgir den første ringformede kanal 19.

I henhold til oppfinnelsen er det anordnet:

første strupeorgan 21 med variabelt gjennomstrøm-ningstverrsnitt, anordnet på en slik måte at det gjennomstrømmes av sekundærluft, idet denne første struper 21 danner, mellom fremre del av omledningskanalen 7 (den del som er forbundet med kompressoren 3) og bakre del av omledningskanalen (den del som er forbundet med forbrenningskammeret 8) en trykkforskjell Ap som er en stigningsfunksjon, fortrinnsvis lineær eller i det vesentlige lineær, av trykket P som hersker i fremre del,

og et andre strupeorgan 22 med variabelt gjennomstrømnings-1 tverrsnitt som er utsatt for trykkforskjellen AP som skapes av nevnte første strupeorgan 21 og som gjennomstrømmes av primærluft, hvor nevnte andre strupeorgan 22 har et gjennornstrømnings-tverrsnitt for primærluft som er tilpasset trykket P - Åp som hersker i bakre del av omledningskanalen 7, idet denne tilpas-ning eller styring følger en bestemt lov.

Med fordel styrer det andre strupeorgan.22 dessuten en reguleringsanordning for tilførsel av brennstoff 2 3 og regulerer mengden brennstoff som innsprøytes i forbrennings-

-LU

kammeret 8 slik at man oppnår et forhold mellom tilførsel av primærluft og brennstoff som gir god forbrenningsstabilitet, dvs. et forhold som ligger så nær som mulig opp til det støki-ometriske forhold.

Man vil således se at friskluften som avledes til omledningskanelen 7 deler seg i: primærluft som avgrenes til primærluftinntaket 13 og nevnte andre strupeorgan 22 for tilførsel av forbrenningssonen 14 i forbrenningskammeret 8, og sekundærluft som avgrenes til sekundærluftinntaket 17 og første strupeorgan 21 for tilførsel til blandesonen 16 i forbrenningskammeret 8.

Leveringen av luft som strømmer i omledningskanalen 7 varierer innenfor et forhold på 1 til 10 alt ettersom motoren virker under vanlig drift eller motoren funksjonerer under langsom drift (forbrenningskammeret trukket ut maksimalt).

Derimot vil tilførsel av brennstoff som kreves for funksjon av forbrenningskammeret 8 muliggjøres selvforsynlig av turbokompressorgruppen 2 ved start av motoren, og tilstrekkelig brennstofftilførsel for opprettholdelse av driften av forbrenningskammeret 8 under vanlig drift (en veilleuse), har et forhold på omkring 30:1.

Stabiliteten av forbrenningen i forbrenningskammeret er optimalt hvis tilførselen av foirbrenningsluft, dvs. leveringen av luft som avgrenes til primærluftinntaket ligger nær opptil den mengde som kreves for støkiometrisk forhold.

Som ovenfor forklart bestemmes således summen av gjennomstrømningskanalenes tverrsnitt S^ + Sg (som respektivt er tilgjengelig for gjennomstrømning av primærluft og sekundærluft) av verdiene for kompressorens tilbaketrengnings-trykk P og av tilførsel Q for friskluft til omledningskanelen 7. Under disse forhold og for organisering av tilførselen av friskluft og sekundærluft er det tilstrekkelig å regulere den ene av disse gjennornstrømningsåpninger idet den andre justeres gjennom differansen, følgelig regulerer man gjennomstrømnings-kanalen S^ som er åpen for primærluft.

Når det gjelder nevnte bestemte lov som følges mellom på den ene side gjennomstrømningstverrsnittet S for primærluft og for på den annen side tilbaketrengningstrykket P - Ap som hersker i bakre del av omledningskanalen 7, kan denne velges slik at man tar hensyn til driften av forbrenningskammeret sammen med hele motor-turbokompressor-gruppen. Man vil siden komme mer detaljert tilbake til denne loven etterat man nedenfor har beskrevet to utførelsesformer for oppfinnelsen hvor den første dreier seg om en tilførsel til forbrenningskammeret gjennom en injektor av typen "retur"-injektor (fig. 2), og hvor den andre dreier seg om en tilførsel til forbrenningskammeret gjennom en injektor av typen "returfri" (se fig. 3).

Ifølge en særlig enkel utførelse av oppfinnelsen

med hensyn til konstruksjon, og som kan gi opphav til to ut-førelsesformer, resp. illustrert på fig. 2 og 3, består nevnte første strupeorgan 21 av et bevegelig sett som omslutter nevnte andre strupeorgan 22 samt reguleringssystemet for tilførsel av brennstoff 23.

Således kan det bevegelige system i form av den førs-i te struper 21 bestå av en sylinder 24 som utvendig har et strupeorgan 25 i samvirke med et fast sete 26. Under disse forhold kan nevnte andre strupeorgan 22 bestå av en eller flere åpninger 27 som er tatt ut i sylinderen 24 idet en stang 28 dekker eller avdekker hullet eller hullene 27 på en slik måte i at akselen eller stangen 28 danner et stempel hvor en av stem-pelsidene utsettes for trykket fra primærluften og den andre stempelsiden utsettes for mottrykket Pc og for trykket fra fjæren 29, slik at stangen 28 er forbundet med reguleringsorganet for tilførsel av brennstoff 23.

) Åpning eller dekking av hullet eller hullene 27 av akselen 28 som utgjør stempelstangen, kan skje ved å forsyne stempelet med en eller flere åpninger 28a som er tatt ut i stempelskjørtet 28b.

Når det dreier seg om mottrykket mot stempelstangen

> 28 kan dette være lik atmosfæretrykki. I visse tilfeller, og for å forskyve reguleringsområdet, kan man velge et mottrykk Pc som er høyere enn atmosfæretrykk, det er da særlig enkelt

å anordne et reguleringskammer 30 som står i forbindelse med

den aktuelle side av stangen 28 og likeledes står i forbind<-else med atmosfæretrykk via strupeåpninaen 31, hvor reguleringskammeret får tilførsel av trykkluft gjennom en bøyelig ledning 32. Denne trykkluft utgår permanent fra reguleringskammeret 30 gjennom strupeåpningen 31 og danner i reguleringskammeret 30 et overtrykk som da danner mottrykket Pc.

For dette formål er det særlig gunstig å forbinde den myke ledningen 32 som munner ut i reguleringskammeret 30, med en ledning innenfor motorinstallasjonen hvor det sirkulerer kald komprimert friskluft. Man kan da mellom motoren 1 og inn-løpskjøleren R plassere en tappeledning 52 som går ut i den bøyelige ledningen 32 etter å ha gått gjennom en reguleringsanordning 5 3 som justerer mottrykket Pc til en verdi mellom atmosfæretrykk og tilbaketrengningstrykket P.

En reguleringsfjær 33 er innsatt og virker på det bevegelige strupesettet 21, idet fjæren 33 regulerer parameter-et 3 i den lineære funksjon kp = aP + B, og gir trykkforskjellen som skapes av nevnte første strupeorgan 21. Virkningen av regulerings fjæren 33 kan med fordel reguleres ved anlegg mot et bevegelig-anlegg 34.

Imidlertid vil nevnte første strupeorgan 21 kunne utsettes for aerodynamiske vibrasjoner, og det er gunstig å forsyne det bevegelig strupesett 21 med en viskøs dempingsinn-retning 6 3 som vist påfig. 4, hvor like henvisningstall viser til de samme organer på fig. 2. Denne viskøse demper 6 3 kan få tilførsel av en viskøs væske 6 4 under variabelt trykk. Trykket på denne væskekilden vil erstatte fjær-virkningen og trykk-forandringen erstatte virkningen av det bevegelige fjæranlegg.

Når det gjelder reguleringsorganet for tilførsel av brennstoff 23 kan man benytte to utførelser som resp. er illustrert på fig. 2 og 3.

Den utførelse som er vist på fig. 2 opererer med en "retur"-injektor 10 for tilførsel til forbrenningskammeret 8.

Pumpen 11 mater under konstant trykk til injektoren 10 gjennom en tilførselskanal 35, oa i tillegg blir brennstoff som ikke innsprøytes i forbrenningskammeret tilbakeført gjennom en returkanal 36 som gjennom en bøyelig ledning 37 føres tilbake til utmatningsregulatoren 23.

Denne tilførselsregulator for brennstoff kan bestå

av et bevegelig organ 38 forbundet gjennom akselen 69 med stangen 28 tilhørende nevnte andre strupeorgan 22, idet reguleringsvirkningen oppnås gjennom variabel åpning 39, denne variable åpning eller munnstykke kan ha form av en åpning med kontinuerlig variasjon (en nål som stikker mer eller mindre inn i åpningen) eller kan ha diskontinuerlig system (blokkering eller avdekk-ing av åpninger).

Fortrinnsvis består denne variable dyse 39 av minst en nål 38 som er utformet konisk og som stikker lengre eller kortere inn i åpningen 70.

Brennstoffet som tilføres av den bøyeliae ledning 37 opptar et innløpskammer 40 og er tvunget til å passere dyse-åpningen 39 før brennstoffet munner ut i "et kammer 41, hvorfra det gjennom den bøyelige ledning 42 endelig føres til beholderen 12 gjennom lavtrykksledningen 43.

Ved å granske fig. 2 ser man at når trykket som hviler på stangen 28 tilhørende den andre struper 42 øker, vil stangen 28 forskyves mot venstre hvilket har til følge: for det første at gjennornstrømningstverrsnittet for den andre struperen 22 blir mindre, hvilket medfører reduksjon av primærluft-tilførselen,

og for det andre en forskyvning av det bevegelige nålorgan 38 i brennstoff-regulatoren 23 mot venstre hvilket øker tverrsnittet på gjennornstrømningsåpningen 39 og følgelig øker tilførselen av brennstoff i returledningen 36 med følgelig reduksjon av brennstofftilførselen som innsprøytes i forbrenningskammeret.

Når trykket på stangen 28 minsker,-vil naturligvis det omvendte skje.

På fig. 3 vil de samme henvisningstall betegne de

samme organer som på fig. 2, men forbrenningskammeret 8 får til-førsel av brennstoff gjennom en "returfri" injektor 10a. Denne injektor 10a får tilførsel fra en pumpe lia som igjen suger fra reservoaret 12 via en brennstofftilførsels-regulator 23 og en tilførselsledning 35a.

Tilførselsregulatoren 23 kan bestå av et bevegelig organ 38a forbundet med akselen 69a og stangen 2 8 tilhørende nevnte andre strupeorgan 22, idet reguleringsvirkningen oppnås ved hjelp av en variabel dyseåpning 39a, sistnevnte kan ha en kontinuerlig tverrsnittsvariasjon (en nål som stikker mer eller mindre dypt inn i åpningen) eller en diskontinuerlig variasjon (blokkering eller frigjøring av åpningen).

Fortrinnsvis består den variable dyse 39a av minst.: en konisk nål 68a som stikker mer eller mindre inn i åpningen 70a.

Brennstoffet som tilføres gjennom den bøyelige ledningen 37a kommer inn i inngangskammeret 40a og tvinges til å passere den variable dyseåpning 39a før den munner ut i kammeret 41a hvorfra den går gjennom den bøyelige ledning 42a til injektoren 10a gjennom en høytrykks ledning 43a.

For å opprettholde en konstant trykkforskjell på begge sider av den variable dyseåpning 39a, benyttes en stangregulator 44.

Denne stangregulator 44 består av en sylinder 45 hvor det glir et fritt stempel 46 som dekker eller frigjør en åpning 47 som er tatt ut i sylinderveggen 45.

Det frie stempel danner således:

for det første et kammer 48 som befinner seg inntil åpningen 47 og står i forbindelse med inngangsåpningen 40a til brennstofftilførsels-regulatoren 23,

og for det andre et kammer 49 som befinner seg i mot-satt ende av åpningen 47, og står i forbindelse med mellom-kammeret 41a tilhørende brennstofftilførsels-regulatoren 23.

Det flytende stempel 46 er altså utsatt for den trykkforskjell som eksisterer mellom inngangskammeret 40a og mellom-kammeret 41a og for virkningen av en f jaer 50 som virker overens-stemmende med denne trykkforskjell.

Åpningen 47 står i forbindelse med en utgangsledning 54 som munner ut i brennstoffreservoaret 12.

Man ser av fig. 3 at når trykket som utøves på stangen 28 tilhørende den andre struperen 22 øker, vil stangen 28 i forskyves mot venstre hvilket har til følge: for det første en minskning av gjennomstrømnings-tverrsnittet for det andre strupeorgan 22, hvilket gir redusert tilførsel av primærluft,

og for det andre en forskyvning av det bevegelige nålorgan 38a og 68a tilhørende brennstoffregulatoren 2 3 mot venstre og følgelig minskning av gjennomstrømningstverrsnittet gjennom den variable dyse 39a, hvilket igjen fører til nedsatt levering av brennstoff til injektoren 10a gjennom tilførsels-kanalen 35a.

Når trykket som utøves på stangen 28 minsker, vil iisse fenomener naturligvis være de omvendte.

Når det gjelder stangregulatoren 44 virker denne slik at det flytende stempel 46 stenger mer eller mindre åpningen 47. Forskyvningen av det flytende stempel 46 er meget liten og følgelig er den kraft som utøves av fjæren 50 på det flytende stempel 46 praktisk talt konstant og av denne grunn trykkfor-sjellen mellom inngangskammeret 40a og hvilekammeret 41a i det vesentlige konstant uavhengig av det trykk som hersker i for-Drenningskammeret 8 og uavhengig av tilførselen av innsprøytet brennstoff.

Størrelsen av denne trykkforskjell justeres ved en forstilling av fjæren 50 og man kan for dette formål benytte et bevegelig anlegg 51 som fjæren 50 trykker mot.

Man vil således se at tilførselen av brennstoff gjennom den variable dyseåpning 39a utelukkende avhenger av gjennom-strømnings tverrsnittet og således utelukkende avhenger av overladningstrykket via stillingen av stangen 28 hørende til den andre struperen 22.'

Når man har valgt den ene eller andre av de to ut-førelser som er illustrert på fig. 2 og 4 eller fig. 3, kan man velge det aktuelle system for plassering av den andre struperen 22 og man påvirker via fjæren 29 som virker på stangen 28 tilhørende den andre struperen 22 styringsloven som gjelder mellom tverrsnittet S^ og det bakre trykk P - 4p, eller forskjell-en mellom dette bakre trykk P - AP og mottrykket Pc som hersker i reguleringskammeret 30.

Til hver størrelse på tverrsnittet S P svarer en verdi for primærluft-tilførsel Q P og altså en viss størrelse på til-førsel av brennstoff Q som innføres i forbrenningskammeret, og størrelsen på denne brennstofftilførsel bestemmes av stillingen på den variable dyse.

På bakgrunn av motorens funksjon er målet å regulere tilførselen av brennstoff Q og hindre, innenfor de grenser som forbrenningskammeret setter, at overladningstrykket synker under et forhåndsbestemt nivå,

og muliggjør starting av turbokompressorgruppen før motoren,

gjøre det mulig for forbrenningskammeret å virke

"en veilleuse" som hurtig kan økes til full ytelse uten risiko for slukking.

Under disse forhold må man følge et system eller en lov for tilførsel av brennstoff Q som skal innføres i forbrenningskammeret som funksjon av baktrykket P - Ap eller trykkforskjellen mellom baktrykket P - Ap og mottrykket Pc som hersker i reguleringskammeret 30, slik som den angitte lov anført som eksempel på kurve 5 hvor man langs abscissen har avsatt overladningstrykket P (det relative trykk uttrykt i atmosfærer) og langs ordinaten avsatt tilførselen av brennstoff Q tilført for-b renningskammere t.

I fravær av mottrykk (trykket i reguleringskammeret 30 = atmosfæretrykk), vil funksjoneringspunktet for forbrenningskammeret forskyve seg langs kurven, hvis dette funksjon-eringspunkt stabiliseres på punktet K (langsomtgående motor), vil det falle mot punktet C når belastningen på motoren øker til ca. 20% av maksimal belastning og til utenfor funksjoneringspunktet mellom C og D (forbrenningskammer "en veilleuse").

Innføringen av et mottrykk i reguleringskammeret 30 gjør det mulig å forskyve denne kurve mot høyere trykk og øke terskelverdien for overladningstrykket.

Denne enkle pneumatiske forskyvning av reguleringsområdet kan tad i bruk for å oppnå en påkopling ved langsom drift, det er videre mulig å benytte denne forskyvning av reguleringsområdet til å påskynde motorens temperaturstigning (idet motoren går langsomt når forbrenningskammeret leverer full ytelse og det finnes varmevekslerorganer mellom varmluft fra kompressoren og motorens kjølevæske).

Videre vil innføring av et mottrykk som kan gå opp til overladningstrykket gjøre det mulig å gjennomføre, ved hjelp av forskyvningen av reguleringsområdet, en høydekompenser-ing; når atmosfæretrykket minsker kan man gi et mottrykk lik overladningstrykket hvilket bevirker at nevnte andre strupeorganer åpnes fullstendig og at forbrenningskammeret leverer full ytelse (primærlufttilførselen og brennstofftilførselen har maksimalverdier).

Man kan således takket være oppfinnelsen samtidig regulere tilførselen av innsprøytet brennstoff i forbrenningskammeret 8 og tilførsel av primærluft ved å innvirke på anordningen av nevnte andre strupeorganer 22 (åpningen 27 og åpningen 28a) og på spenningen (og eventuelt reguleringen)

på fjærene 29 og 50. Man sikrer på denne måten at blandingen av luft-brennstoff i forbrenningssonen 14 har et blandeforhold som ligger tilstrekkelig nær opptil det støkiometriske til at man under alle motorhastigheter oppnår en god forbrenningsstabilitet.

Claims (16)

1. Forbrenningsmotor, særlig dieselmotor, med avgassturbolader og med en omledningskanal for ladeluften til avgangskanalen foran turbinen samt i omledningskanalen anordnede strupemidler med kontinuerlig variabelt gjennomløpstverrsnitt, hvilke strupemidler tilveiebringer en trykkforskjell mellom kompressorens utløp og turbinens innløp, karakterisert ved at strupemidlene (108, 21, 22) i hovedsaken utelukkende styres av de trykk som hersker foran og bak strupestedet, idet en øking av trykket bak strupestedet medfører en redusering av strupestedets gjennomløpstverrsnitt og en øking av trykket foran strupestedet medfører en øking av strupestedets gjennomløpstverrsnitt, slik at den av strupemidlene tilveiebragte trykkforskjell endrer seg i samme retning som trykket i omledningskanalen (106, 7) foran strupestedet.

2. Forbrenningsmotor ifølge krav 1, karakterisert ved at strupemidlene (108, 21, 22) innbefatter et bevegbart reguleringsorgan som er forbundet med flater som pådras av de trykk som hersker i omledningskanalen (106, 7) foran henholdsvis bak strupestedet, idet den virksomme totalflate som pådras av det foran strupestedet herskende trykk er mindre enn den virksomme totalflate som pådras av det bak strupestedet herskende trykk.

3. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at strupemidlene innbefatter et med et fast sete samvirkende strupeventillegeme (108a eller 25) .

4. Forbrenningsmotor ifølge krav 3, karakterisert ved at strupeventillegemet (108a eller 25) er forbundet med et utligningsstempel (108c eller 28) som pådras av det trykk som hersker i omledningskanalen (106, 7) før eller bak strupestedet.

5. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 1 - 4, karakterisert ved at den bevegelige del (ventil-legemet 108a eller 25) av strupemidlene og som styres av de foran og bak strupestedet i omledningskanalen (106, 7) herskende trykk, i tillegg står under påvirkning av elastiske midler (109 eller 108d eller 33) som holder strupestedet åpent, særlig når det før starten av avgassturboladeren og forbrenningsmotoren hersker like trykk på begge sider av strupestedet.

6. Forbrenningsmotor ifølge krav 5, karakterisert ved at de elastiske midler (109 eller 108d eller 33) er innstillbare.

7. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 1 - 6, karakterisert ved at den bevegbare del (108a eller 25) av strupemidlene og som styres av de foran og bak strupestedet i omledningskanalen (106, 7) herskende trykk, står under påvirkning av en væskedemper (63).

8. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 1 - 7, karakterisert ved at strupemidlene (21, 25, 26) er innkoplet i den sekundære luftstrømen til et gjennom omledningskanalen (7) med luft matet brennkammer (8) hvis pri-mære luftstrøm er avgrenet fra den sekundære luftstrøm foran strupemidlene.

9. Forbrenningsmotor ifølge krav 8, karakterisert ved et ytterligere strupeorgan (reguleringsmiddel 24, 27, 28, 28a) for primærluft-mengden og styrt av de foran eller bak strupestedet herskende trykk.

10. Forbrenningsmotor ifølge krav 9, karakterisert ved at strupeorganet for primærluften består av to i forhold til hverandre bevegbare deler (22, 28) som danner en gjennomgangsåpning med variabelt tverrsnitt for primær luften, hvorav den ene del (22) er forbundet med strupemidlenes (21) bevegbare del (25) og den andre del (28) påvirkes av det bak strupestedet herskende trykk.

11. Forbrenningsmotor ifølge krav 10, karakterisert ved at den under påvirkning av det bak strupestedet hérskende trykk stående del (28) av strupeorganet for primærluften er avstøttet elastisk, eksempelvis ved hjelp av en fjær (29) mot den andre del (22) av primærluftreguleringsmidlene, ide den nevnte andre del er forbundet med strupemidlenes (21) bevegbare del (25) .

12. Forbrenningsmotor ifølge krav 11, karakterisert ved at den del (22) av primærluftens strupeorgan som er forbundet med strupemidlenes (21) bevegbare del (25) består av et med en sideåpning (27) forsynt rør, hvori en begeraktig mot brennkammeret åpen skyver (28) er forskyv-bar, hvilken skyver utgjør den andre del av primærluftens strupeorgan og i sin sidevegg har en med den nevnte åpning (27) samvirkende åpning (28a).

13. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 9-12, karakterisert ved at strupeorganet for primærluften styrer en innretning (23) for regulering av den inn i brennkammeret (8) innsprøytede brennstoffmengde.

14. Forbrenningsmotor ifølge krav 13, karakterisert ved at den forstillbare del (38( av innretningen (2 3) for den innsprøytede brennstoffmengde er forbundet med den del (28) av primærluftreguleringsmidlene som påvirkes av trykket bak strupestedet.

15. Forbrenningsmotor ifølge krav 14, karakterisert ved at den forstillbare del (38) av innretningen (23) for den innsprøytede brennstoffmengde består av en konisk nål (68 eller 68a) som rager igjennom en åpning (70 eller 70a), idet det frie tverrsnitt mellom nålen og åpningskanten på en i og for seg kjent måte enten direkte bestemmer den innsprøytede brennstoffmengde eller den av brennstoffpumpen transporterte, men ikke til innsprøytning kommende brenn-stof fmengde .

16. Forbrenningsmotor ifølge et av kravene 9 - 15, karakterisert ved at den del (28) av primærluft-reguleringsmidelene som styrer den innsprøytede brennstoffmengde, på sin fra brennkammeret vendte side kan settes under et variabelt mottrykk som fortrinnsvis er et pneumatisk mottrykk .