SE501556C2 - Överladdad förbränningsmotor - Google Patents

Description

501 556 utföringsforrn med återmatning av lufi via expandern till turbokompressom, och fig. 3 är ett föredraget utförande av kompressoms/expandems reglerventil.

Fig. 1 visar en motor 1, som med fördel kan vara en dieselmotor, av skäl som skall framgå av det följande, med insugrör 2 och avgasrör 3. Till avgasröret är ansluten en turbokompressor (turbo), vars kompressor 5 suger in förbränningsluñ och matar komprimerad luñ genom en rörledning 6 innehållande en laddluñkylare 7 till inloppet 8 hos en skruvrotormaskin 9, som vid en inloppsgavel är försedd med en i och för sig känd ventilanordning 10, medelst vilken storleken av en inloppsport kan regleras så, att maskinen 9 kan drivas altemativt som komp- ressor eller expander. För detta ändamål är maskinen 9 över en rem kopplad till en remskiva 18 på motorns vevaxel. Vidare är ventilen 10 anordnad att medelst en tryckstyrd kolvanord- ning 12 kunna växla mellan två ändlägen vid vilka maskinen arbetar som kompressor altema- tivt expander, t.ex. så som visas i svenska patentskriften 9302397-6. För styrning av kolv- anordningen 12 är denna ansluten genom en tryckledning 13 till rörledningen 6.

Skruvrotorrnaskinen 9 har ett utlopp 14, som är anslutet till motoms insugrör 2, och om motorn är avsedd att gå länge på låga varvtal, då maskinen 9 arbetar som kompressor kan en extra laddluftkylare 15 vara ansluten mellan utloppet 14 och insugröret 2. Vidare är en by- pass-ledning 16 anordnad mellan inloppet 8 och motoms insugledning 2, vilken ledning 16 är stängd av en fjäderbelastad ventil 17, som öppnar endast när trycket i rörledningen 6 översti- ger ett förutbestämt värde.

Den visade motorn fungerar på följande sätt. Vid start med lågt varvtal sugs förbränningsluft in till ledningen 6 och kylaren 7 av främst skruvrotormaskinen 9, som vid varvtal upp till 1500-3000 rpm är effektivare som kompressor än turbokompressom 5. När varvtalet hos motorn ökar blir turbokompressom 5 allt effektivare och vid ett bestämt tryck i ledningen 6 och 13 minskar ventilen 10 inlöppsportens area hos kompressom 9, som då övergår till att arbeta som expander med en förutbestämd expansionsgrad. Expandem 9 bromsas genom att den överför effekt till motorns vevaxel via remmen 1 1, varvid luften från utloppet 14 blir kyld av expandern och av den eventuella extra kylaren 15 innan den tillförs motorns förbrän- ningsrum tillsammans med bränsle från ett inte visat insprutningssystem.

Tillförsel av kyld luft till en förbränningsmotor är alltid fördelaktigt. Detta gäller speciellt för en dieselmotor, eñersom lägre förbränningstemperatur ger lägre NO x-utsläpp, och det är vik- tigt att hålla detta på så låg nivå som möjligt, vilket är en fördel som är förknippad med motom enligt uppfinningen. 501 556 i Vid ytterligare förhöjt tryck i ledningen 6, som kan uppstå bl.a. vid manövreringen av maski- nens 9 ventilanordning 10, kan luft släppas förbi maskinen 9 via överströmningsledningen 16 och ventilen 17 direkt från maskinens 9 inlopp till motöms 1 insugsledning.

Kompressorn/expandern fyller således en viktig fiinktion även vid höga varvtal hos motom 1, till skillnad från den mekaniska kompressom i den inledningsvis nämnda svenska patentskrif- ten 9002849-9.

Motorutförandet enligt fig. 2 skiljer sig från det enligt fig, 1 genom att en överströmnings- ledning 20 är anordnad från den kombinerade kompressorns/expandems 9 inlopp 8 till motorns insugrör 2. Även maskinen 9 har en utloppsledning 21, som leder luft från maskinens 9 utlopp 14 till motorns insugrör 2. Ledningama 20, 21 är anslutna till en ventil 22, som åstadkommer växling mellan turbokompressoms 5 tryck via ledningen 20 och kompres- sorns/expanderns 9 tryck via utloppsledningen 21.

När trycket i ledningen 6 nått en viss nivå ställs ventilen 22 om automatiskt så, att förbindel- sen mellan turbokompressorn 5 och motom 1 öppnas och förbindelsen mellan maskinen 9 och motorn l stängs.

Dessutom är utloppet 14 från maskinen 9 försett med en till stängt läge fiäderbelastad ventil 23 försedd med en manöverkolv 24 som styrs via en ledning 25 från ledningen 13, När venti- len 10 av trycket i ledningen 13 bringar kompressom 9 att börja arbeta som expander bringar trycket i ledningen 25 kolven 24 att öppna ventilen 23 och genom en ledning 26 mata i expandern 9 kyld lufi till turbokompressorns 5 inlopp.

Man får då en expansion från trycket i ledningen 6 till atmosfärstryck och kan med en relativt liten lufimängd få en expandereffekt som ger ett överskott, som matas tillbaka till motöms vevaxel.

Skruvrotormaskinen kan ha antingen ventilanordning 10 av on-oñïtyp eller en med konti- nuerlig reglering, exempelvis såsom har beskrivits i den ovannämnda svenska patentskriñen 9302397-6.

Ventilanordningen 10 kan också användas för att välja tryck i motorns insugrör 2 - från det maximala laddtrycket som valts ned till tryck under atmosfartrycket. Ventilanordningen av den kontinuerligt reglerbara typen enligt ovan visas i fig. 3 och är där kopplad till en gaspedal och regleras samtidigt med en reglerstång 31 till motöms insprutningsanordning (ej visad).

Då motorn går på dellast - ca. 1 bar abs i insugröret 2 - minskas kompressoms/expanderns 9 få' 0 1 5 5 6 inloppsport med ventilanordningen 10, vilket ger en expansion och en återkompression till det önskade trycket. Driveffekten minskas då till praktiskt taget motsvarande de mekaniska for- lustema. Ventilanordningen l0 har - såsom beskrivits i nämnda svenska patentskrifi 93 02397-6 - två reglerskivor 32, 33 som täcker maskinens 9 inloppsport och är vridbara sam- tidigt i motsatta riktningar medelst en reglerwire 34 ed., som är kopplad till reglerstången 31 via en fiädrande fiislagsanordning 35 och är lagd runt respektive skivors 32, 33 nav och slut- ligen är kopplad till en kolvanordning 36 med inbyggd fiâdring som håller wiren 34 sträckt.

Kolvanordningen 36 är ansluten till turbokompressoms trycksida 6 och är anordnad att vid ett Forutbestämt tryck draga reglerwiren 34 en bestämd sträcka så, att reglerskivoma 32, 33 vrids ett stycke i stängande riktning till en förutbestämd kapacitet hos kompressorn/expandem 9.

Detta är möjligt trots oförändrat läge hos gaspedalen genom att wirens 34 rörelse upptages av den fjädrande frislagsanordningen 35.

Claims (6)

501 556 PATENTKRAV

1. l. Överladdad förbränningsmotor försedd med en seriekoppling av en till motorns (l) vevaxel kopplad mekanisk kompressor (9) och en av motoms avgasström driven turbo- kompressor (5), varvid den mekaniska kompressom (9) är avsedd för kompletterande över- laddning vid låga varvtal hos motorn, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den mekaniska kompressorn (9) är en på turbokompressoms (5) trycksida (6) anordnad skruvrotormaskin försedd med en på inloppssidan (8) anordnad kapacitetsregleringsanordning (10) utförd att vid en bestämd inställning ställa om skruvrotorrnaskinen mellan kompressordrift och expan- derdrift.

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en med en ventil (17) försedd rörledning förbinder skruvrotormaskinens inloppssida (8) med dess utloppssida (14), varvid ventilen (l 7) är anordnad att öppnas när trycket vid skruvrotor- maskinens inloppssida (8) är större än vid dess utloppssida (14).

3. Förbränningsmotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n et e c k n a d d ä r a v, att en med en ventil (23) försedd rörledning (26) förbinder skruvrotormaskinens utloppssida (14) med turbokompressoms (5) inlopp, vilken ventil är anordnad att öppnas vid ett bestämt turbokompressortryck.

4. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att omställningen av kapacitetsregleringsanordningen (10) är anordnad att ske vid ett bestämt turbokompressortryck.

5. Forbränningsmotor enligt krav 3 och 4, k ä n n et e c k n a d d ä r a v, att den med turbokompressorns ( 5) inlopp förbundna rörledningens ventil (23) och kapacitetsreglerings- anordningen (10) är anordnade att påverkas av ett och samma turbokompressortryck.

6. Förbränningsmotor enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kapacitetsregleringsanordningen (10) är påverkbar dels i kapacitetsökande riktning medelst en gaspedal (30) via ett fjädrande organ (3 5), som normalt är overksamt, dels i kapacitets- minskande riktning medelst en av turbokompressortrycket (6) styrd kolvanordning (36) med en påverkningskrafi som överstiger det fjädrande organets (35) fiäderkrafl.