NO780755L - Fremgangsmaate og anordning til forbedring av ytelsen for en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og .anordning til forbedring av/v/ irkninqsqraden for en forbrenninqsmotor

Foreliggende oppfinnelse har hovedsakelig til opp-gave å skaffe en fremgangsmåte og en innretning som er særlig beregnet til å sikre for det første god sylinderspyling, særlig under lette belastninger og/eller små hastigheter og for det annet en senkning av det virksomme kompresjonsforhold hvilket fører til temperaturreduksjon, fortrinnsvis under tunge belastninger og/eller store hastigheter uten å skade motorens effektivitet og startbetingelser.

I samsvar med en kjent fremgangsmåte for å forbedre motorens ytelse, særlig i motorer av overladet type, er det gjort, et forsøk på å sikre god sylinderspyling, tillate en økning i mengden av luft som slippes inn i hver sylinder og en avkjøling særlig av utblåsningsventilene.

Det kan imidlertid hende, særlig under start og

ved små hastigheter (tomgang eller løp uten belastning) at innsugningstrykket er utilstrekkelig sammenlignet med utblåsningstrykket til å sikre sylinderspyling., I det mest ugunstige tilfelle kan f.eks. utblåsningstrykket nå opp til 1,8 kg/cm 2 mens innsugningstrykket bare er omkring 1 kg/cm 2. På grunn av den vanlige forsinkelse ved stengning av utblåsningsventilen og for tidlig åpning av innsugningsventilen foreligger en uunngåelig forbindelse mellom innsugningsgren-røret og utblåsningsgrenrøret . så lenge utblåsningsventilen ikke er stengt. Følgelig, hvis utblåsningstrykket under denne tidsperiode er høyere enn innsugningstrykket, kan ikke bare en korrekt spyling av sylindrene ikke sikres, men tvert imot opptrer en høyst uheldig motspyling. I tilfellet med den mest ugunstige differanse i trykk (0,8 kg/cm ) må dessuten turbinen for hver turbo-overlader settes ut av drift og kompressoren må drives mekanisk for å unngå for stor motspyling, en fremgangsmåte som erhø<y>sr. komplisert, kostbar og i be-

tydelig grad øker forbruket (med omkring 30%).

Denne ulempe kan av/hjelpes v/ed å redusere eller

også å fjerne overlappingen mellom innsugningsventilens åp-ningsperiode og utblåsningsventilens stengeperiode, og på denne måte eliminere faren for motspyling, men på den annen side oppnås ikke noen spyling, slik at motorkraften reduseres og utblåsningsventilene blir ikke avkjølt.

Et viktig . formål med oppfinnelsen er særlig å eliminere faren for motspyling, fortrinnsvis under små belastninger og/eller ved lave hastigheter, men samtidig skal til-lates sylinderspyling, uten nødvendigheten av overlading ved lave motorhastigheter som derved gjør det mulig å unngå mekanisk drift av turbo-ove.rladerkompressoren i ovennevnte mest ugunstige tilfelle.

Et annet viktig formål med oppfinnelsen er å skaffe et variabelt effektivt kompresjonsforhold og et variabelt nyttig stempelslag eller fortrengnings volum og derved tillate spesiell overladning av motorer med meget høyt kompresjonsforhold som vanligvis ikke kan overlades på grunn av de ytterst høye maksimale forbrenningstrykk, eller økningen i betydelige forhold av overladningsforholdet for allerede overladede motorer, mens samtidig reduseres til et minimum deres ulemper under drift ved start og under'delvis belastning.

Følgelig er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at den består i dannelsen, for hver motorsylinder og hver motorsyklus, av en reserve av trykkluft

■under innsugningstrinnet, med innsugningsluften og komprimer-ing av denne ved å forsinke stengningen av innsugningsventilen hovedsakelig utover de vanlige verdier, for eksempel med en vinkel på 50° omdreining av motorens veivaksel.

Ifølge et annet karakteristisk trekk består, fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i at det for hver sylinder og under hver syklus før utblåsningstrinnet dannes en reserve av komprimert luft og i spyling av sylinderen ved å ekspandere slik komprimert luft ved begynnelsen av spyletrinnet i den etterfølgende syklus..

Ifølge ennå et annet karakteristisk trekk består fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i frembringelse au huer reserve av komprimert luft i den tilsvarende innsugningsled-ning .

Et ytterligere uesentlig formål med oppfinnelsen er å redusere temperaturen, særlig mot slutten au kompresjo-ns-trinnet, fortrinnsuis under stor belastning og/eller løp ued høy hastighet, ued å redusere det uirksomme kompresjonsforhold. For dette formål er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ued at der er anordnet på høyde med neunte luft-reserue i det minste et luftauløpsorgan for forbiføring au luften mot innsugningsgrenrøret.

Oppfinnelsen skaffer også en innretning for utfør-else au ouenneunte fremgangsmåte,- huilken innretning er kjennetegnet ued at den omfatter en tilbakeslagsventil opptatt i innsugningsledningen enten i sylindertoppen eller i den forbindende ledning mellom innsugningsgrenrøret og sylindertoppen, idet rommet for opptak av nevnte luftreserve befinner seg mellom innsugningsventilen og tilbakeslagsventilen.

Ifølge et annet karakteristisk, trekk ved oppfinnelsen omfatter innretningen i samsvar med en første utførelse en forbiføringsledning som strekker seg mellom innsugnings-grenrøret og den tilhørende forbindende ledning og munner ut i sistnevnte i et punkt som befinner seg på ne.dstrømssiden av nevnte tilbakeslagsventil, idet forbifør.ingsledhingen omfatter en ventil hvis åpningsgrad er styrbar.

I samsvar med et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen og for en annen utførelse som gjør det mulig å unn-være den nevnte forbiføringsledning og derfor forenkler innretningen betydelig, er tilbakeslagsventilen i ett stykke med forbiføringsledningens ventil og dannet av aksiale åpninger anordnet i forbiføringsledningens ventilhode og innrettet for å bli stengt f. eks. ved hjelp av en membran festet til det nevnte ventilhode.

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen styres graden av åpning tan av nevnte forbiføringslednings-ventil ved hjelp av utvendigu organer i samsvar med motorens hastighet og/eller belastning og har minst to verdier, dvs. en maksimal resp. en mi.nimal verdi eller varierer enten adskilt eller sammenhengende mellom disse to grenseverdier.

Ennå et'annet trekk ved oppfinnelsen går ut på at når forbiføringsledningens ventil er i sin stengte stilling tillater tilbakeslagsventilen passeringen av innsugningsluft eller blanding til sylinderen, men hindrer den allerede i sylinderen foreliggende blanding fra å bli tvunget ut fra samme under motorens start, arbeider med liten belastning og/ eller lav hastighet.

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved innretningen tillater forbiføringsledningens ventil i sin åpne stilling for det første passering av innsugningsluft eller blanding til sylinderen og for det annet tillates'den allerede i sylinderen foreliggende blanding å bli tvunget ut av samme under motorens drift med tung belastning og/eller høy hastighet.

Ytterligere.fordeler, karakteristiske trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere ut fra den etterfølgende beskrivelse under henvisning til' tegningene, ogsom bare er gitt i form av eksempler, idet fig. 1-4 skjematisk viser en- matorsylinder forsynt med en første ut-førelse .av innretningen i samsvar med oppfinnelsen og illustrerer de forskjellige trinn-av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen under motorens start, arbeide med liten belastning og/ eller lav hastighet, fig. 5 og 6 viser skjematisk trinnene i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen under tung belastning og/eller arbeide med høy.hastighet, fig. 7 er en sammenlign-ende grafisk fremstilling i logaritmiske koordinater av forskjellige arbeidssy kluser' for-motoren med tung belastning og/ eller høy hastighet inklusive en syklus i samsvar med oppfinnelsen, fig. 8 er en grafisk fremstilling i logaritmisk måle-stokk av variasjonene av kompresjonstemperaturene (grad K) for motorens sykluser vist på fig. 7, som en funksjon av veiv-akselens dreievinkel (grad AM), fig. 9 viser skjematisk en motorsylinder som hører til en annen utførelse av en innretning i samsvar med oppfinnelsen, fig. 10 -13 viser en annen form av en utførelse av tilbakeslagsventilen og forbiførings- ledningens ventil i fire forskjellige stillinger som hver svarer til en bestemt arbeidsbetingelse for motoren, fig. 14 er en grafisk fremstilling med logaritmiske koordinater av forskjellige kompresjonsvariasjoner som en funksjon av volumet, i forskjellige motorer hvorav en er utstyrt med en innretning ifølge oppfinnelsen, fig. 15 er en grafisk fremstilling rettet på en overladet motor, av trykkforholdet for kompressoren som en funksjon av motorens strømning i tilfelle av en konvensjonell motor og en motor utstyrt med en innret-■ ning ifølge oppfinnelsen, og fig. 16 er en grafisk fremstilling av variasjonene i nvomentet eller effektive midlere trykk som en funksjon av hastigheten i det spesielle tilfelle av en stor, sterkt overladet dieselmotor.

På fig. 1 er skjematisk vist en motorsylinder 1 med sitt stempel 2,. innsugningsgrenrøret 3 med røret 4 som forbinder dette med sylindertoppen, innsugningsventilen 5, ut-blåsningsgrenrøfet 6 med rørledningen 7 som forbinder dette med sylindertoppen,, og utblåsnings ventilen 8.

Ifølge en første utførelse av innretningen ifølge

oppfinnelsen er der anordnet

- en tilbakeslagsventil 9 som er slik montert i innsugningsledningen, f.eks. i den forbindende rørledning 4, at den sikrer en forbindelse i bare en retning fra innsugnings- . grenrøret til sylinderen, - minst enforbiføringsledning 10 med hovedsakelig samme diameter som.den forbindende rørledning 4 og som forbinder innsugningsgrenrøret 3 med rørledningen 4 i et punkt som befinner seg på nedstrømssiden (i forhold til strømmen av innsugningsluft) av tilbakeslagsventilen 9. I forbiføringsledningen 10 er anbragt en ventil 11, hvis åpning er styrt f.eks. av ove riadningstrykket.

Før fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal be-skrives mer detaljert, skal vises til fig. 7 som fremstiller de følgende motorsykluser under tung belastning og/eller høye hastigheter: med brutte linjer - en konvensjonell dieselsyklus; med prikk-strek-trukne linjer -■ en gassmotorsyklus kjent som "Miller-syklus"; ocj med heltrukne linjer - en

dieselmotorsyklus i samsvar med oppfinnelsen.

Hillersyklusen som er utviklet for gassmotorer, er kjennetegnet ved at innsugningsventilen stenger med et forsprang som varieres i samsvar med motorbelastningen ved å gjøre øyeblikket for stengning av innsugningsventilen av-hengig av overladningstrykket eller av motorbelastningens verdi. Jo større belastning, desto større forsprang har ven-tilens stengningsøyeblikk (som kan befinne seg ved høyst- 60° før nedre dødpunkt av stemplet).

I eksemplet vist i tilfelle av kjøring under tung belastning er stengeøyeblikket for innsugningsventilen vist ved punkt' A. Da innsugningsventilen stenges før nedre død-punkt ( P M B ) , vil en ekspansjon.av innsugningsluften som foreligger i sylinderen finne sted under den siste del av stemp-lets bevegelse nedover (delen. AB av Millersyklusen ) .

Denne ekspansjon bevirket ved en økning av innsugningsvolumet foren samme gassmengde har vesentlig den fordel at den reduserer temperaturen for gassene mot slutten av kompresjonsslaget sammenlignet med en konvensjonell motor,. Dette er vist på fig. 8 som illustrerer kompresjonstempera-turens variasjoner i de tre sykluser som undersøkes, og hvor den brutte linje D^representerer kompresjonstemperaturene i en konvensjonell dieselsyklus, den strek-prikkede linje D ? representerer kompres jonstemperaturene i en Fli-llersyklus og den heltrukne linje D ^ representerer kompresjonstemperaturene i en syklus i samsvar med oppfinnelsen.

For imidlertid å kompensere for et slikt forsprang i stengningen av innsugningsventilen før det nedre dødpunkt av stemplet, er det nødvendig å anordne en viss økning av overladningstrykket. Dette resulterer i en innsugningskurve (a<1>) som strekker seg over innsugningskurven (a) for en konvensjonell motor.

I Millersystemet er ved små belastninger innsugningsventilens stengeforsprang redusert for å tillate an-vendelsen av hele kompresjonsslaget, mens ved tunge belastninger er der et redusert effektivt kompresjons slag som gjør det nødvendig at øyeblikket for stengning av innsugnings-

ventilen styres ved verdien av belastningen.

Det- er også på fig. 7 vist i tilfelle av tunge belastninger motorsyklusen i samsvar med oppfinnelsen (med heltrukne linjer) idet kompresjons- og ekspansjonstrinnene svarer hovedsakelig til dem for den konvensjonelle syklus, mens ut-, blåsningstrinnet (e') svarer hovedsakelig til det for Miller-syklusen.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilstrebet å be-holde fordelene ved Miller-syklusen samtidig som man sikrer sylinderspyling, særlig under små belastninger og/eller lave hastigheter.

Ned ny henvisning til fig. 7 vil det bemerkes at forskjellen mellom Flillersyklusen og den ifølge oppfinnelsen hovedsakelig.ligger i det faktum at innsugningsventilen stenger etter nedre dødpunkt (i punktet- A4 på kurven, hovedsakelig symmetrisk' med punktet A for Millersyklusen med hensyn til nedre dødpunkt).. Med andre ord, i stedet for et forsprang ved stengning av innsugningsventilen er der tvert imot en steng-ningsforsinkelse.

Under slike betingelser, når forbiføringsledningen er. åpen, er både innsugningsvolumet og gassenes temperatur ved slutten'av kompresjonsslaget redusert sammenlignet med den konvensjonelle dieselmotorsyklus med et avkortet effektivt kompresjonstrinn. Nærmere bestemt, ved små belastninger og/ eller ved lave hastigheter og rn ed forbiføringsledningen stengt, benyttes hele kompresjonsslaget slik som i Millersyklusen,

■men samtidig er eventuelt motspylingsfenomen utelukket. Effektiv sylinderspyling er således oppnådd som det skal vises i det følgende med henvisning' til fig. 1-6.

På fig. 1 er vist sylinderen 1 under innsugnings-slaget med innsugningsventilen 5 åpen og utblåsningsventilen 8 stengt. Hvis det antas at motoren løper under liten belastning og/eller ved lav hastighet, er ventilen 11 i sin stengte stilling, dvs. at innsugningsluft fritt trer inn i sylinderen gjennom den -forbindende rørledning 4 på en konvensjonell måte.

På fig. 2 er stemplet vist under sin bevegelse oppover før stengning av innsugningsventilen. Under slike betingelser har innsugningsluften en tendens til å bli tvunget ut mot innsugningsgrenrøret 3, men dette er hindret ved hjelp av tilbakeslagsventilen 9.

På fig. 3 er stemplet 2 vist i det øyeblikk innsugningsventilen stenger, tilsvarende i det vesentlige en stengeforsinkelse på f«eks. mer enn 50°. Under bevegelsen (x) av stemplet 2 mellom stillingene vist på fig. 1 og 3, er således en viss mengde innsugningsluft avstengt i det forbindende rør 4 og er blitt komprimert ved hjelp av stemplet 2 under dettes'bevegelse mellom det nedre dødpunkt og det punkt stemplet har nådd når innsugningsventilen stenger.

På fig. 4 er stemplet 2 vist i nærheten av øvre dødpunkt (PMH) mot slutten av. utblåsningstrinnet, idet kompres jonsslutt- og ekspansjonstrinnene finner sted på en i og for seg kjent måte.

På grunn av stengeforsinkelsen for utblåsningsventilen 8 og åpningsforspranget for innsugningsventilen 5 vil der være en tidsperiode hvor begge ventiler vil være åpne samtidig. Følgelig vil den komprimerte gass som er stengt inne i inntaksrørledningen 4, ekspandere og spyle sylinderen og således skylle ut de. gjenværende varme eksosgasser og kjøle eksosventilen. Deretter begynner syklusen igjen på samme•måte.

I det tilfelle hvor motoren løper med tung belastning og/eller stor hastighet, utfører forbiføringsledningen 10 en viktig funksjon. Det er i virkeligheten nødvendig, for å begrense temperaturen ved slutten av kompresjonen slik som i Mill ersystemet, å anordne en avløpsbane ved hjelp av forbi— føringsledningen 10.

På fig. 5 er vist en stilling av stemplet som svarer til den på fig. 1, men i dette tilfelle trer innsugningsluften inn i sylinderen.både gjennom den forbindende rørledning 4 og forbiføringsledningen 10.

.På fig. 6 er stemplet vist i en stilling som svarer til den på fig. 2, under bevegelsen oppover av. stemplet før

stengning av innsugningsventilen og. i dette tilfelle tvinges innsugningsluften ut uten å danne en reserve av luft under trykk.

I det foregående er innretningens funksjon beskrevet hovedsakelig i forhold til de to ekstreme tilstander som tilsvarer liten belastning og/eller lav hastighet (ventilen 11 stengt) og til store belastninger og/eller høye hastigheter (ventilen 11 åpen), men selvfølgelig vil ventilen 11 ved mellomliggende belastninger være mer eller mindre åpen og tillate styring av trykket inne i. den forbin^nde rørledning 4 .

Med gjentatt henvisning til fig. 7 er delen B' A' av syklusen i samsvar med oppfinnelsen som i tilfelle av store belastninger og/eller høye hastigheter svarer til bevegelsen av stemplet mellom det nedre dødpunkt og stengning av innsugningsventilen, tilnærmet • i form av en topp og svarer til de virkninger som frembringes av innsugningsventilens stengeforsinkelse, idet Virkningen av tilbakeslagsventilen er opphevet ved utløpsstrømmen gjennom den åpne forbiføringsledning.

På grunn av den gåssreserve som er lagret i rørled-ningen som forbinder sylinderen med innsugningsgrenrøret ved slutten av innsugningstrinnet, blir det som følge av ekspan-sjonen av denne sammentrykkede gass ved begynnelsen av spyletrinnet for den etterfølgende syklus utført en spyling av sylinderen særlig ved små belastninger og/eller lave hastigheter, mens samtidig forbiføringsledningen tillater fordelene ved Millersyklusen å bli bibeholdt, dvs. ^ oppnåelsen av en reduksjon av temperaturen på eksosgassene ved slutten av kompresjonstrinnet, særlig under tunge belastninger og/eller høye hastigheter.

I det viste eksempel er tilbakeslagsventilen 9 vist anordnet i umiddelbar nærhet av forbindelsespunktet . for rør-ledningen 4 med innsugningsgrenrøret. Imidlertid kan dette selvsagt være anbragt nærmere eller lenger bort fra innsugningsventilen og således tillate gassreservevolumet å bli konstruktivt fiksert til en hvilken som helst ønsket på for-, hånd bestemt verdi. Men uansett stillingen av dette er mot-spylingsfenomenet, særlig ved små belastninger og/eller lave hastigheter alltid utelukket.

På fig. 9 er skjematisk v/ist en annen utførelse au innretningen i samsvar med oppfinnelsen, omfattende en innretning 109 montert i innsugningsledningen, f.eks. i den forbindende rørledning 4, hvilken innretning utfører de funksjoner som foretas au'både tilbakeslagsventilen og forbiføringsled-ningens ventil iden første utførelse.

Med henvisning særlig til fig. 10 - '13 er en innretning 109 sammensatt av en ventil .110 og en tilbakeslagsventil 111. Ventilen 110' strekker seg parallelt med strømmen av inn-sugningsblanding, med sitt hode presset mot sylinderen og sin bakre del rettet mot innsugningsgrenrøret. Ventilen 110 sam-virker med et sete 112 på en slik måte at åpningen av ventilen finner sted i motsatt retning av den som inn.sugningsblandin-gen strømmer i. Tilbakeslagsventilen.111 er for det første dannet av aksiale åpninger 113 som strekker seg gjennom hodet 114 av ventilen 110 og for det annet av f.eks. en membran 115 festet til ventilhodet 114 og innrettet for å stenge åpningen 113 anordnet i ventilhodet.

Åpningsgraden for ventilen 110 styres ved hjelp av utvendige organer 116 forbundet for eksempel med endedelen 'av ventilen 110 som for dette formål er ført tettende gjennom den forbindende rørledning 4, f.eks. i området for en bøy på

sistnevnte. Dette gjelder også forbiføringsledningens ventil i den første utførelse.

Funksjonen for den 'andre utførelse av innretningen i samsvar med oppfinnelsen bygger på det samme prinsipp som beskrevet ovenfor.

Under start av motoren eller kjøring med.liten belastning og/eller lav hastigheter ventilen 110 i sin stengte stilling, dvs. i anlegg mot sitt sete 112..- Under slike betingelser er tilbakeslagsventilen 111 åpen under innsugningstrinnet, dvs. at den tillater gjennomgang av blandingen til sylinderen gjennom den forbirfende rørledning 4 og de aksiale åpninger 113 anordnet i ventilhodet 114, idet membranen 115 er frigjort fra. åpningene 113'under sugevirkningen frembragt av den nedoverrettede bevegelse av stemplet (fig. 10). Den blanding som er oppfanget i sylinderen, kan unnslippe bare delvis vedå sette den for bi n cl ende rørledning 4 under trykk fordi blandingen under kompresjonstrinnet utøver et trykk på membranen 115 som bevirker denne til anlegg mot ventilhodet 1,14 og således stenge åpningene 113. Dette trykk har på den annen side ikke noen virkning på selve åpningen av ventilen 110 som holdes tilbake i lukket stilling ved hjelp av en ytre virkning. Tilbakeslagsventilen 111 hindrer m.a.o. den komprimerte blanding i å bli tvunget utenfor den forbindende rør-ledning 4 mot innsugningsgrenrøret 3 (fig. 11).

Ued store motorbelastninger og/eller hastigheter bibeholdes derimot ventilen 110 ved hjelp av styreorganene 116 i en mer eller mindre åpen stilling og tillater således for det første, under innsugningstrinnet, fyllingen av sylinderen (fig. 12) og for det annet ved begynnelsen av kompresjonstrinnet avløp av en del av den komprimerte blanding (fig. 13). ■ Når ventilen 110 er i sin åpne stilling, er tilbakeslagsventilen 111 praktisk talt uvirksom.

Det er viktig å bemerke at fordi den mest vanlige arbeidsbetingelse for motoren tilsvarer faktisk en stilling av ventilen 110 i nærheten av dennes helt åpne stilling, arbeider tilbakeslagsventilen bare meget sjelden og dette øker således dens levetid.

Innretningen ifølge de to utførelser av oppfinnelsen tillater således meget enkel utførelse av den tidligere be-skrevne fremgangsmåte, hvilken fremgangsmåte består i - dannelsen av en reserve av komprimert gass mellom innsugningsventilen 5 og innretningen 109, fortrinnsvis ved lave motorhastigheter. og/eller små belastninger, idet denne gassreserve deretter tjener til spyling av sylinderen ved inn-ledningen av spyletri.nnet for den etterfølgende syklus, og idet ventilen 110 da er praktisk talt stengt, - reduksjon av det virksomme kompresjonsforhold, spesielt ved tunge.bel astninger og/eller høye hastigheter, idet ventilen 110 da er i en mer eller mindre åpen stilling.

En slik innretning gjør det mulig å oppnå betydelige fordeler i betraktning av det effektive kompresjonsforhold og det nyttige stempel sl ag■ eller fortrengningsvolum i en motor utstyrtmedens.likinnretn.ing.

Nærmere bestemt med henvisning til fig. 14 er det her vist kompresjonsdiagrammer for forskjellige motorer, nem-lig: - kurven A (tegnet med tynn sammenhengende strek) for en konvensjonell motor, - kurven B (tegnet med tynne brutte linjer) for en motor med lavt kompresjonsforhold-, f.eks. en stor dieselmotor med et kompresjonsforhold mindre enn 10, og - kurvene Cl - C4 for en motor utstyrt med en innretning i samsvar med oppfinnelsen: kurven Cl (tegnet med tykke brutte linjer) tilsvarer kurven for trykk over volum i. sylinderen under start med ventilen 110 i stengt stilling, kurven C2 (tegnet med kraftig sammenhengende linje) representerer en ideell kurve for trykk over volum under start i en sylinder og sylindertopprørledningen med øyeblikkelig stengning av innsugningsventilen ved omkring 100° på veivakselen etter nedre dødpunkt, kurven C3 representerer trykk-volum-kurven med ventilen 110 i fullstendig åp.en stilling, og kurven C4 representerer trykk-volum-kurven for en mellomliggende åpning av ventilen 110. Ued undersøkelse av disse kurver og. nærmere bestemt kurvene Cl og C2 vil det sees at ved begynnelsen av komp re-sjonstrinnet forskyves kurven' C2 i forhold til kurven Cl med en verdi tilsvarende hovedsakelig volumet av sylindertopp-ledningen, idet innsugningsventilen 5 er åpen. Særlig bemerk-elsesverdig ved sammenligning av kurvene A og Cl, spesielt ved •slutten av • kompresjons trinnet (i nærheten av det øvre død-punkt), er det faktum at i en motor utstyrt med- en innretning ifølge oppfinnelsen er der et lite kompres jonstap (.Å.P) sammenlignet med en konvensjonell motor, idet ventilen 110 er i hovedsakelig stengt stilling. Med andre ord, økningen av skadelig volum ved hjelp av innretningen 109 har ingen alvor-lige følger for motoren.

En slik innretning sikrer for motoren et variabelt effektivt kompresjonsforhold som når et maksimum ved start og et minimum ved nominell effekt. Under start, under små belastninger og/eller ved lave hastigheter av motoren, idet ventilen 110 er praktisk talt stengt, begynner kompresjbns-trinnet faktisk tidligere, hvilket innebærer at kompresjonsforholdet økes sammenlignet med tilfellet hvor ventilen 110 er i sin åpne stilling..

En motor som er utstyrt med en slik innretning kom-binerer derfor, fordelene ved en motor med lavt kompresjonsforhold under tunge belastninger og/eller høye hastigheter, og fordelene ved en konvensjonell motor under start, ved små belastninger og/eller ved lave hastigheter.

Denne variasjon av det virksomme kompresjonsforhold er enstydende med ét variabelt stempelslagvolum som varierer i samme retning som kompresjonsforholdet. Da imidlertid tilbakeslagsventilen er stengt, økes det nyttige stempelslag.

En slik innretning byr også visse fordeler. Den tillater særlig begrensning av toppverdiene for forbrenningstryk-kene når ventilen er åpen og tillater således oppnåelsen av høye effektverdier fordi, det er mulig å benytte høyere over-• ladningstrykk for å kompensere reduksjonen av effektivt slagvolum, l/ed delbelastninger og/eller -hastigheter, fås høy effektivitet med vanlige kompresjonsforhold, idet ventilen. 110 er stengt eller noe åpen.

En slik innretning byr også en annen fordel som skal vises med hensyn til en overladet motor, og med henvisning til fig. 15. Denne figur viser skjematisk variasjonene av det totale kompresjonsforhold for kompresjonstrinnet eller trinnene som funksjon av motorgjennomstrømningen for en konvensjonell motor (kurven Dl) og for en motor utstyrt med en innretning i samsvar med oppfinnelsen (kurven D2) . I.denne gra-fiske fremstilling er også vist en kurve D3 som indikerer pumpegrensen for kompressoren i overladningstrinnet og som deler planet i to områder, nærmere bestemt et område I hvor arbeide'er umulig og et område II hvor arbeide er mulig, og kurver D4, D5 og D6 som tilsvarer henholdsvis arbeidspunkter ved forskjellige effekter som er de samme for de to kurver Dl og D2, dvs. 25$, 50%, 75% og 100$ for skruelinjeloven.

Denne'grafiske fremstilling viser en fordel avledet fra det variable slagvolum, bestående i at ved reduksjon av belastning og hastighet for motoren særlig ifølge skruelinjeloven, kan der fås v/ed motorhas tighe ter som er mer redusert på grunn av/slagvolumets økning med å stenge ventilen 110, mer gjennomstrømning absorbert av motoren, dvs. at pumpegrensen definert ved kurven 03 er betydelig fraveket og sikrer således en høyst gunstig virkning. Anderledes uttrykt er overladnings-lufttrykkene som fås. før motorens innsugning, høyere ved delhastigheter på grunn av at den gasstrøm som bys turbinen avtar relativt lite med motorhastigheten på grunn av økningen av det nyttige slagvolum.

Fig. 16 viser variasjonene for det maksimale effektive midlere trykk ved en kurve (Pme) for en stor, betydelig overladet motor når det gjelder, en konvensjonell motor (kurven D7) og når det gjelder en stor motor utstyrt med en innretning ifølge oppfinnelsen- (kurven D8 ) J kuruen D9 viser driften av en stor motor i samsvar med skruelinjeloven. Det fremgår klart av en sammenligning av slike kurver at det kan oppnås høyere dreiemomenter ved delhastigheter med innretningen ifølge.oppfinnelsen.

Det må også bemerkes at innretningen dannet av ventilen 110 og tilbakeslagsventilen 111 kan erstattes av en hvilken som helst ekvivalent innretning- som sikrer de samme funksjoner som de beskrevet i det foregående. Dertil kommer .at graden av åpning for ventilen 110 sikres ved styreorganer 116 i samsvar f.eks. med motorhastighet og/eller belastning har minst to verdier, dvs. en minsteverdi og en største verdi, eller varierer enten adskilt eller sammenhengende mellom disse ■ to bremseverdier .

Med en slik samling av egenskaper er- det således"' absolutt mulig å tenke seg en turbo-overladet motor bedre til-passet til turboladerens naturlige egenskaper.

En annen fordel ved oppfinnelsen ligger i forbed-ringen av tendensen til akselerasjon og/eller hurtig opptak av belastning i tilfelle av høyt overladede motorer på grunn av muligheten for'spyling av sylinderen, mens ventilen er stengt, selv når overladnings-lufttrykket er lavere enn gass-trykket ved sylinderutløpet,en tilstand som er hyppig ved begynnelsen av det forbigående akselerasjons- og/eller

hurtig lastbpptagende trinn.

De. spylingsfordeler som fås som et resultat au bruken au tilbakeslagsuentilen gjelder også for tilfellet med ikke ouerladet motor.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til forbedring av/ virkningsgraden for en forbrenningsmotor, f.eks. en dieselmotor, ved å sikre for det første en effektiv sylinderspyling, særlig ved små motorbelastninger og/eller små hastigheter, og for det annet en reduksjon av det effektive kompresjonsforhold som fører til reduksjon av temperaturen fortrinnsvis ved store motorbelastninger og/eller store hastigheter, karakterisert ved at den består i dannelsen, for hver motorsylinder og hver motorsykluSj av en reserve av trykkluft under innsugningstrinnet, med innsugningsluften, og kompri-mering av denne ved å forsinke stengningen av innsugningsventilen, hovedsakelig utover de vanlige verdier, f.eks. med en vinkel på 50° omdreining av motorens veivaksel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den består i spyling av hver av de nevnte syl-indre ved ekspandering av. nevnte komprimerte luft ved begynnelsen av spyletrinnet for den etterfølgende.syklus .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved - at den består i å frembringe nevnte reserve av komprimert gass i rørledningen som forbinder sylinderen med det tilhørende innsugningsgrenrør.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den består i å anordne en avløpsforbiføring i høyde med nevnte komprimerte gassreserve mot innsugningsgrenrøret , for å redusere spesielt det effektive kompresjonsforhold, fortrinnsvis under tunge belastninger og/eller ved høye hastigheter.

5. Innretning for utførel.se av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter en tilbakeslagsventil opptatt i in.nsugningsled-ningen, enten i sylindertoppen eller i ledningen som forbinder innsugningsgrenrøret med sylindertoppen, idet nevnte gassreserve befinner seg i rommel: mellom innsugningsventilen og den nevnte tilbakeslagsventil.

6. Innretning ifølge krav) 5,. karakterisert ued .at den også omfatter minst en forbiføringsledning montert mellom innsugningsgrenrøret og den tilhørende forbindende rørledning og som munner inn i sistnevnte i et punkt som befinner seg på nedstrømssiden au tilbakeslaguentilen idet forbif øringsledningen omfatter en uentil huis åpningsgrad er styrbar.

7. Innretning ifølge krau 6, karakterisert ued at forbiføringsledningen er kombinert med innsugningsledningen, idet tilbakeslagsuentilen er i ett stykke med neunte uentil og dannet au aksiale åpninger anordnet i uentilhodet og f.eks. au en membran festet til uentilhodet og innrettet for stengning au neunte åpning.

8. Innretning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ued at graden au åpning au neunte uentil styres ued ytre organer i samsuar f.eks. med motorens hastighet og/ eller belastning og har minst to verdier, dys. en minsteuerdi og en største uerdi eller varierer enten adskilt eller- konti-nuerlig mellom disse to grenseverdier.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at i.stengt stilling av ventilen tillater tilbakeslagsventilen gjennomgang av innsugningsluft eller blanding, til sylinderen og hindrer blandingen som allerede er i sylinderen i å bli tvunget -ut fra samme under starten, ved. små belastninger og/eller store hastigheter.

10. Innretning ifølge krav 8., karakterisert , ved at den nevnte' ventil.i sin åpne stilling tillater for det første at innsugningsluften eller blandingen passerer til sylinderen og for det annet at den blanding som allerede er i sylinderen, blir .tvunget ut av denne ved store belastninger og/eller, høye hastigheter på motoren.

11. Forbrenningsmotor f.eks. av overladet type, karakterisert ved at den er forsynt meden til-bakeslags ventil - og en ventil som beskrevet i et av kravene 5^ 10, for å variere det effektive kompresjonsforhold og slag eller fortrengningsvolum . f or nevnte motor.

12. Motor ifølge krav 11, karakterisert v/ed at' det nevnte effektive kompresjonsforhold og slagvolum har sitt maksimum ved reduserte hastigheter- og/eller ved ■reduserte belastninger.

13. Motor ifølge'-krav 11','. • karakterisert ved at nevnte effektive kompresjonsforhold og slagvolum har sin minsteverdi ved store belastninger og/eller høye hastigheter.