SE502158C2 - Anordning vid - och förfarande vid start av förbränningsmotor - Google Patents

Description

502 158 2 drivas av en elmaskin för att sä snabbt som möjligt kunna öka laddtrycket vid acceleration av fordonet frän start.

Vid denna lösning, och andra liknande tidigare kända lösningar, pábörjas uppbyggandet av laddtrycket samtidigt som motorn startas, vilket ej löser de utsläppsproblem som uppstär vid startögonblicket och under den tid innan laddtryck och lufttemperatur hunnit byggas upp.

Uppfinningens ändamål.

Föreliggande uppfinning har som ändamål att ástadkomma en anordning vid en förbränningsmotor enligt ingressen till patentkravet 1, och utan att därvid alltför kostsamma eller komplicerade konstruktionsändringar mäste tillgripas.

Detta àstadkommes genom att enligt patentkravets l känne- tecknande del läta ett tryckluftsorgan bygga upp önskat laddtryck, varigenom en temperaturhöjning ocksä ástad- kommes, innan förbränningsmotorn startas.

Speciellt stora utsläppsminskningar ernàs vid tillämp- ningar vid kallstart av dieselmotordrivna fordon där motorn är av sä kallad direktinsprutad typ, d v s där bränslet sprutas direkt in i motorns förbränningsrum.

Enligt en fördelaktig utföringsform drivs kompressorn hos fordon försett med ett turboaggregat av en elmotor före start av fordonets förbränningsmotor i syfte att öka laddtrycket.

Enligt en andra fördelaktig utföringsform är en andra elmotordriven kompressor andordnad i serie med den ordinarie av avgasturbinen drivna kompressorn, vilken andra kompressor är anordnad att starta före förbränningsmotorn. sná.1ssy; 3 Uppfinningen har som ett andra ändamal att àstadkoma ett förfarande vid start av en förbrànningsmotor enligt ingressen till patentkravet 8, genom vilket de ovan beskrivna fördelarna ernás.

Uppfinningens ytterligare särdrag och fördelar framgàr av den bifogade beskrivningen av ett utföringsexempel som görs med hänvisning till de bifogade figurerna.

Figurförteckning.

Figur 1 visar en schematisk bild över ett fordons förbránningsmotor och dess luftinlopps- och avgassystem.

Figur 2 visar en schematisk bild över en alternativ utföringsform.

Beskrivning av ett utföringsexempel.

Figur l visar en schematisk bild över en fordonsmotor 2 och dess luftinlopps- och avgassystem.

Motorn 2 är här en dieselmotor tillhörande en lastbil och innefattar ett motorblock 3 med ett antal förbränningsrum 4, företrädesvis i form av cylindrar av vilka fyra stycken visas här. En elektrisk startmotor 6 är anordnad vid motorn 2 för att pá sedvanligt sätt användas vid igàngsáttande av förbränningsmotorn 2. I cylindrarna 4 är också här ej visade insprutningsmunstycken anordnade, genom vilka bränsle tillförs cylindrarna 4.

Luftinloppssystemet, vilket är känt i sig, bestàr av ett insugningsrör 7 som är anslutet till en kompressor 18 som utgör en del av ett turboaggregat 14. Frán kompressorn leds luften till motorns 2 cylindrar 4 via en inlopps- 502 158 Ä 4 kanal 8, här i form av ett inloppsrör, pà vilket en laddluftkylare 12 finns anordnad i syfte att kyla luften innan den leds in i motorn 2, eftersom luften vid normal drift annars skulle bli för varm.

Avgassystemet, vilket ocksa är känt i sig, bestàr av ett avgassamlarrör 10 som förbinder motorns 2 cylindrar 4 med en turbin 16 som utgör en del av turboaggregatet 14. Frän turbinen leds avgaserna ut via ett avgasrör ll.

Turboaggregatet 14 innefattar sáledes turbinen 16 och kompressorn 18, vilka är anordnade vid en gemensam axel . Turboaggregatet 14 har till uppgift att pá känt sätt öka laddtrycket i cylindrarna 4 varvid en större bränsle- màngd kan sprutas in, varigenom en större effekt kan utvinnas. Detta sker genom att avgaserna leds genom turbinen 16 som via axeln 20 driver kompressorn 18 som via inloppsröret 8 förser cylindrarna 4 med trycksatt luft varvid laddtrycket och därmed även temperaturen ökar.

Enligt uppfinningen är också en elektrisk maskin 22 anordnad vid kompressorn 18, vilken maskin 22 är kopplad till fordonets ordinarie batteri 30 och utgör en andra drivkälla för kompressorn 18. Elmaskinen 22 erhäller via ett styrorgan 26 signaler frán ett aktiveringsorgan 24 avsett att pàverkas av föraren när denne önskar starta fordonsmotorn 2. Aktiveringsorganet 24 utgörs lämpligen av ett sedvanligt tändningsläs. Startmotorn 6 erháller ocksä signaler fràn styrorganet 26.

Fordonsmotorn 2 startas pà följande sätt: Föraren vrider om tändningsnyckeln 24 varvid en signal översänds till styrorganet 26 som översänder en signal till elmaskinen 22 som startas. Härigenom drivs kompres- sorn 18 varvid lufttrycket i cylindrarna 4 ökar och so2.1sa_. därmed ökar ocksà lufttemperaturen. När ett med styr- organet 26 förbundet avkänningsorgan 28, här i form av en temperaturgivare i inloppsröret 8, avkänner att en förbestämd temperatur uppnätts ger styrorganet 26 en signal till startmotorn 6 som startas varigenom ocksa förbränningsmotorn 2 startas. Avkänningsorganet 28 kan givetvis placeras pä nägot annat ställe där temperaturen kan mätas. Det behöver med nödvändighet ej heller vara en temperaturgivare, utan man kan exempelvis avkänna att ett visst tryck uppnätts eller att en viss tid förflutit sedan elmaskinen 22 startat. Denna tid är lämpligen bestämd sä att man med god sannolikhet kan anta att en tillräckligt hög temperatur hunnit uppstä.

Elmotorn 22 behöver med nödvändighet ej starta vid varje fordonsstart. Den kan lämpligen vara anordnad att starta endast vid kallstart, som kan definieras av att temperaturgivaren avkänner en lufttemperatur under ett förbestämt värde, exempelvis -5°.

Vid kallstart ökas fordonets startvillighet pätagligt vid en höjning av lufttemperaturen med nágot tiotal grader.

Elmotorn 22 kan sedan stängas av när startmotorn 6 stängs av. Ett annat alternativ är att läta elmotorn 22 stängas av när avgasturbinen 16 uppnätt ett visst förbestänm varvtal.

Härigenom har säledes ästadkommits en lösning där, till skillnad frän kända lösningar, laddtrycket byggs upp och lufttemperaturen höjs redan innan förbränningsmotorn igängsätts, varigenom de nämnda utsläppen reduceras.

I figur 2 visas en alternativ utföringsform där en andra kompressor 19 är inkopplad pä inloppsröret 8 mellan den ordinarie kompressorn 18 och cylindrarna 4. Denna andra kompressor 19 har elmaskinen 22 som enda drivkálla.

Det finns vidare ett förbiledningsrör 32 i vilket ett 502 158 1) 6 spjäll 34 är anordnad. Den andra kompressorn 19 kan även vara inkopplad pá insugningsröret 7 före den ordinarie kompressorn. När elmaskinen 22 driver den andra kompres- sorn 19 är spjället 34 stängt sä att all luft leds genom kompressorn 19. Nár elmaskinen ej är i drift är spjället 34 öppet sà att luften leds förbi den andra kompressorn 19, vilken annars skulle ge ett tryckfall.

I övrigt överensstämmer funktionen med den först beskrivna utföringsformen.

Uppfinningen kan ocksa tillämpas pá motorer med dubbla inloppskanaler och där kan den andra kompressorn 19 vara anordnad att endast påverka den ena inloppskanalen.

För att begränsa tryckfall och temperatursänkningar kan ett liknande förbiledningsrör anordnas runt laddluft- kylaren 12, genom vilket rör luften leds när laddtrycket skall byggas upp i cylindrarna 4. Detta är särskilt gynnsamt vid kallstart av fordon där laddluften vatten- kyls. Genom en förbiledning kan luftens väg till cylind- rarna 4 förkortas samtidigt som tryckfallet och kyleffekten minskas.

Styrorganet 26 bör vidare vara förbunden med ett andra avkänningsorgan 29 som avkánner fordonsbatteriets 30 spänning. Därigenom kan man läta starta förbrännings- motorn 2 utan att elmotorn 22 startar när batteri- spänningen är läg, i syfte att minska risken att elmaskinen 22 laddar ur batteriet 30 vilket medför att tillräcklig spänning ej finns tillgänglig för start av förbränningsmotorn. I viss utföringsform kan elmotorn 22 styras till att arbeta endast sä länge batterispänningen kan hàllas över en förbestämd nivà.

Av samma anledning kan en tidskrets även användas som komplement till en temperaturgivare, i syfte att starta förbränningsmotorn 2 efter en förbestämd tid, exempelvis so2}1sa 7 sekunder, även om tillräcklig temperatur ej regist- rerats. Elmotorn 22 riskerar annars driva kompressorn 18,19 alltför läng tid, om defekter skulle uppstä hos tryckgivaren 28, inloppsröret 8 eller nagon annan del.

Elmaskinen 22 kan med fördel även användas, pá i och för sig kända sätt, vid andra driftsfall när ökat laddtryck önskas, exempelvis vid acceleration frän läga motorvarv- tal eftersom turbokompressorn 18 ej kan ge tillräckligt laddtryck i initialskedet dä avgasflödet är lägt. Vidare kan elmaskinen 22 även användas som generator vid drifts- fall dä tillräckligt laddtryck ästadkommes av kompressorn för att ladda batteriet 30 eller driva vissa hjälp- aggregat sàsom vindrutetorkare, tryckluftstankar för bromsarna eller dylikt.

Vidare bör elmaskinen ha en effekt pä 5-10 kw vid den uppfinningsenliga tillämpningen, vilket i de flesta fall är lägre än den effekt som är nödvändig vid ovan beskrivna ytterligare tillämpningsomräden. Säledes är en redan idag känd befintlig maskin sannolikt användbar även för den uppfinningsenliga tillämpningen.

Det ovan beskrivna utföringsexemplet fär ej verka begränsande för uppfinningen som kan utövas enligt ett flertal alternativa utföringsformer där analoga problem och förutsättningar finnes, säsom industrimotorer.

Vidare kan även motorer utan turboaggregat användas, där kompressorn placeras pä insugningsröret. Kompressorn kan ocksä ersättas av nägot annat tryckluftsorgan, säsom exempelvis en tryckluftstank som laddas under drift och varifrän det uppbyggda trycket leds in i cylindrarna vid nästa start.

Claims (11)

10 15 20 25 30 502 158 Patentkrav.

1. l. Anordning vid förbränningsmotor (2), företrädesvis en fordonsmotor, innefattande àtminstone ett förbränningsrum (4) till vilket leder ätminstone en inloppskanal (8) i vilken tryckluft kan skapas med hjälp av ätminstone ett tryckluftsorgan (l8,l9), vilken förbränningsmotor (2) är anordnad att igàngsättas vid pàverkan av ett aktiverings- organ (24), k ä n n e t e c k n a d a v att i beroende av en fran aktiveringsorganet (24) erhàllen sig- nal förser tryckluftsorganet (l8,l9) förbränningsrummet (4) med trycksatt luft, att ett med ett avkänningsorgan (28) förbundet styrorgan (26) ger signal för igäng- sättande av förbränningsmotorn (2) när avkänningsorganet (28) avkänner att ett förbestämt värde pá átminstone en parameter uppnåtts, där parameterns värde förändras frän den tidpunkt tryckluftsorganet (l8,l9) börjar att förse förbränningsrummet (4) med tryckluft, vilken parameter representerar, direkt eller indirekt, temperaturen i inloppskanalen (8).

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckluftsorganet (l8,l9) erhàller signaler fràn aktiveringsorganet (24) via styrorganet (26) som är förbundet med ett andra avkänningsorgan (29) som avkänner spänningen hos ett fordonet tillhörande batteri (30).

3. Anordning enligt nagot av kraven l-2, k ä n n e - t e c k n a d a v att avkänningsorganet (28) är temperaturgivare som anordnad att avkänna temperaturen i inloppskanalen (8).

4. Anordning enligt nagot av kraven l-2, k ä n n e - t e c k n a d a v att avkänningsorganet (28) avkänner att en förbestämd tid förflutit sedan tryckluftsorganet (l8,l9) erhallit signalen fràn aktiveringsorganet (28). 10 15 20 25 30 502 15st 9

5. Anordning enligt något av kraven l-4, k ä n n e - t e c k n a d a v att tryckluftsorganet (l8,l9) utgörs av en kompressor, vilken har en elektrisk maskin (22) som en drivkälla, vilken maskin (22) erhåller signaler från aktiveringsorganet (24) som är ett tändningslås.

6. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a v att kompressorn (18) ingår i ett förbränningsmotorn (2) tillhörande turboaggregat (14).

7. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d a V att kompressorn (19) har en elektrisk maskin (22) som enda drivkälla och är anordnad i serie med en i ett förbränningsmotorn (2) tillhörande turboaggregat (14) ingående kompressor (18).

8. Förfarande vid start av förbränningsmotor (2), företrädesvis en fordonsmotor, innefattande åtminstone ett förbränningsrum (4) till vilket leder åtminstone en inloppskanal (8) i vilken tryckluft kan skapas med åtminstone ett tryckluftsorgan (l8,l9), vilken iförbränningsmotor (2) är anordnad att igångsättas vid påverkan av ett aktiveringsorgan (24), k ä n n e - t e c k n a t a v att en signal översänds till tryckluftsorganet (l8,l9) när aktiveringsorganet (24) påverkas, varvid förbränningsrummet (4) av trycklufts- organet (l8,l9) förses med trycksatt luft via inlopps- kanalen (8), att en förbestämd parameter avkänns av ett avkänningsorgan (28) samt att en signal för igångsättande av förbränningsmotorn (2) avges från ett styrorgan (26) när ett förbestämt värde på parametern uppnåtts, vilken parameter representerar, direkt eller indirekt, temperaturen i inloppskanalen (8). 10 15 20 502 158 (- 10

9. Förfarande enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a t a v att spänningen i ett fordonet tillhörande batteri (30) avkänns av ett med styrorganet (26) förbundet andra avkänningsorgan (29), att en signal översänds till_ tryckluftsorganet (l8,l9) via styrorganet (26) när aktiveringsorganet (24) påverkas om spänningen överstiger ett förbestämt värde.

10. Förfarande enligt nagot av kraven 8-9, k ä n n e - t e c k n a t a v att en signal avges fràn styr- organet (26) för igàngsättande av förbränningsmotorn (2) när en förbestämd temperatur avkänts i inloppskanalen (8) av avkänningsorganet (28).

11. ll. Förfarande enligt nagot av kraven 8-9) k ä n n e - t e c k n a t a v att den tid som förflutit sedan signalen till tryckluftsorganet (l8,l9) för trycksättning av förbränningsrummet (4) översänts avkänns av avkänningsorganet (28), att en signal avges frán styrorganet (26) för igángsättande av förbränningsmotorn (2) när en förbestämd tid förflutit.