DE1240332B - Device for operating an internal combustion engine with exhaust gas turbocharging - Google Patents

Description

Einrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit Abgasturboaufladung, bei der der Ab- gasturbine zu ihrer Beschleunigung zwecks Aufrechterhaltung oder Steigerung des Ladedruckes, besonders bei niedrigen Motordrehzahlen, eine zusätzliche, in mindestens einem Motorzylinder erzeugte Treibmittelmenge zugeführt wird.Device for operating an internal combustion engine with exhaust gas turbocharging The invention relates to a device for operating an internal combustion engine, in particular diesel engine, with exhaust gas turbocharging, wherein the exhaust gas turbine to its acceleration in order to maintain or increase the boost pressure, especially at low engine speeds, an additional, in at least one Engine cylinder generated propellant is supplied.

Bekanntlich bewirkt der Abgasturbolader beim Anfahren und auch beim schnellen Hochfahren des Motors sowohl auf der Ansaugseite als auch auf der Abgasseite eine erhebliche Drosselung des Luft- bzw. Gasstromes, so daß bei der motorischen Verbrennung Sauerstoffmangel auftritt. Da dabei auch die Abgasmenge geringer wird, nimmt die Laderdrehzahl ab, so daß auch der Ladedruck absinkt und der Motor stark rußt oder gar stehenbleibt.As is well known, the exhaust gas turbocharger works when starting up and also when rapid start-up of the engine both on the intake side and on the exhaust side a considerable throttling of the air or gas flow, so that in the motorized Burning oxygen starvation occurs. Since the amount of exhaust gas is also lower, the supercharger speed decreases, so that the boost pressure drops and the engine becomes strong soot or even stop.

Zur Behebung dieses Mangels hat man bereits vorgeschlagen, die Brennstoffmenge entsprechend der bei niedrigen Motordrehzahlen vom Lader gelieferten geringen Luftmenge zu steuern. Hierbei erzielt man zwar eine rußfreie Verbrennung, der Motor kann jedoch nur sehr langsam auf höhere Leistung gebracht werden. Besonders nachteilig wirkt sich diese Steuerung bei der Beschleunigung eines Fahrzeuges aus, wenn eine hohe Drehmomentabgabe vom Motor verlangt wird.To remedy this deficiency, it has already been proposed to increase the amount of fuel corresponding to the small amount of air delivered by the charger at low engine speeds to control. Soot-free combustion is achieved here, but the engine can can only be brought up to higher performance very slowly. Has a particularly disadvantageous effect This control turns off when a vehicle accelerates when a high Torque output is required from the engine.

Nach einem anderen bekannten Vorschlag wird der Abgasturbolader durch ein zusätzliches Treibmittel beschleunigt, das a) einer zusätzlichen Turbinenbeschaufelung am Laufrad des Ladegebläses zugeführt wird und nach Entspannung in den Motor gelangt oder b) in die Turbinenspeiseleitung geführt wird und nach Mischung mit den Motorabgasen die Turbinenschaufeln beaufschlagt.According to another known proposal, the exhaust gas turbocharger is accelerated by an additional propellant which a) is fed to an additional turbine blading on the impeller of the charge blower and enters the engine after expansion or b) is fed into the turbine feed line and, after mixing with the engine exhaust gases, acts on the turbine blades .

Zur Erhöhung des Energieinhalts des zusätzlichen Treibmittels wurde auch schon vorgeschlagen, das Zusatztreibmittel erst nach Aufheizung in einer Hilfsbrennkammer den Turbinendüsen zuzuführen.To increase the energy content of the additional propellant was also already proposed that the additional propellant only after heating in an auxiliary combustion chamber to feed the turbine nozzles.

Der Vorschlag nach a) hat den Nachteil, daß der Gegendruck des Ladegebläses durch das in die Ladeluftleitung einströmende Treibmittel erhöht wird und dadurch der Betriebspunkt dieses Gebläses rasch in das Pumpgebiet gelangen kann. Mit dem Vorschlag nach b) können zwar relativ kurze Beschleunigungszeiten erzielt werden, jedoch reichen auch hierbei die Gasdurchsätze zur Erzeugung eines hohen Drehmomentes, z. B. beim Anfahren eines Fahrzeuges am Berg, nicht aus. Die Anordnung einer Hilfsbrennkammer könnte hierbei zwar Abhilfe schaffen, jedoch bedingt diese einen nicht unbeträchtlichen Mehraufwand, da mit der Brennkammer auch noch Brennstoffzuführungs- und Zerstäubungsvorrichtungen sowie eine Zündvorrichtung vorgesehen werden müssen. Diese Hilfsvorrichtungen müßten bei jeder Einleituno, eines Beschleunigungsvorganges erst in Betrieb gesetzt werden, wodurch wertvolle Zeit verlorengeht.The proposal according to a) has the disadvantage that the counterpressure of the charge blower is increased by the propellant flowing into the charge air line and, as a result, the operating point of this blower can quickly reach the pumping area. With the proposal according to b) , although relatively short acceleration times can be achieved, the gas flow rates for generating a high torque, e.g. B. when starting a vehicle on a mountain, not off. The arrangement of an auxiliary combustion chamber could provide a remedy here, but this entails a not inconsiderable additional expenditure, since fuel supply and atomization devices as well as an ignition device must also be provided with the combustion chamber. These auxiliary devices would have to be put into operation with each initiation of an acceleration process, whereby valuable time is lost.

Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß bei einer mit Abgasturboaufladung betriebenen Brennkraftmaschine bereits Brennkammern vorhanden sind ' nämlich die Motorzylinder. Dieser Gedanke liegt auch der in der deutschen Patentschrift 565 097 beschriebenen Zweitakt-Brennkraftmaschine mit Abgasturbine und Hilfsturbine zugrunde, bei der zur Erzeugung einer energiereicheren Treibgasmenge mindestens ein besonderer, unabhängig von der Hauptmaschine geregelter Hilfszylinder vorgesehen ist, dessen Abgasmenge entweder ausschließlich, oder von dessen Abgasmenge nur die Teilmenge des Vorauspuffes einem zusätzlich angeordneten Turbinenrad zugeführt wird. Dieser Vorschlag ist aber kompliziert. Denn es ist nicht nur ein von der Belastung der Hauptmaschine unabhängig geregelter Hilfszylinder - der nach einer Version sogar im Viertakt-Verfahren betrieben werden soll - erforderlich, man benötigt außerdem ein für das energiereichere Treibgas ausgelegtes Hilfsturbinenrad bzw. eine Hilfsturbine. Schon im Interesse einer rationellen Fertigung wird man aber denjenigen Lösungen den Vorzug geben, bei denen der Motor ebensogut ohne Aufladung betrieben werden kann und die Turbine bei im wesentlichen gleicher Grundkonzeption für möglichst viele Zwecke verwendbar ist. Damit ist zugleich die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problemstellung umrissen, die also darauf abzielt, die Hauptbauteile des Motors möglichst unverändert zu lassen und die Zufuhr des zusätzlichen Treibmittels zu den Zylindern so zu steuern, daß der Gaswechselprozeß, besonders die für den Gaswechsel bei. Zweitaktmotoren erforderlichen Druckverhältnisse zwischen Zylindereinlaß und -auslaß, nicht gestört werden.The present invention is based on the idea that in a driven turbocharged internal combustion engine combustors are already available 'namely the engine cylinders. This idea is also the basis of the two-stroke internal combustion engine with exhaust gas turbine and auxiliary turbine described in German Patent 565 097 , in which at least one special auxiliary cylinder, regulated independently of the main engine, is provided to generate a more energetic propellant gas, the exhaust gas volume either exclusively or from the exhaust gas volume only the partial amount of the pre-exhaust is fed to an additionally arranged turbine wheel. But this proposal is complicated. This is because not only is an auxiliary cylinder that is regulated independently of the load on the main engine - which, according to one version, should even be operated in the four-stroke process - you also need an auxiliary turbine wheel or an auxiliary turbine designed for the more energetic propellant gas. In the interest of efficient production, however, preference will be given to those solutions in which the engine can just as easily be operated without supercharging and the turbine can be used for as many purposes as possible with essentially the same basic concept. This also outlines the problem on which the present invention is based, which aims to leave the main components of the engine as unchanged as possible and to control the supply of the additional propellant to the cylinders so that the gas exchange process, especially that for the gas exchange at. Two-stroke engines required pressure ratios between cylinder inlet and outlet, are not disturbed.

Zur Lösung dieses Problems wird in Anwendung an der eingangs geschilderten Einrichtung erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Erzeugung des zusätzlichen Treibmittels die regulären Motorzylinder zu verwenden, denen die zusätzliche Verbrennungsluft nach Beendigung des Gaswechselprozesses, und zwar zu Beginn des Kompressionshubes, zugeführt wird.To solve this problem, the application described at the beginning is used Device proposed according to the invention for generating the additional propellant to use the regular engine cylinders, which the additional combustion air after completion of the gas exchange process, namely at the beginning of the compression stroke, is fed.

Der Aufwand für eine derartige Beschleunigungseinrichtung ist im Vergleich zu den zuletzt beschriebenen bekannten Einrichtungen gering, denn da bei der polytropischen Verdichtung der Frischluft z. B. bei einer Einspritzbrennkraftmaschine der Kompressionsdruck in der ersten Hälfte des Kolbenhubes nur gering ansteigt, braucht auch der Druck des Hilfstreibmittels nur gering zu sein.The effort for such an acceleration device is in comparison low compared to the last-described known facilities, because in the case of the polytropic Compression of the fresh air z. B. in an internal combustion engine, the compression pressure The pressure also needs to increase only slightly in the first half of the piston stroke of the auxiliary propellant to be only slight.

Da ferner die periodische Einspeisung des Zusatztreibmittels im gleichen Rhythmus, jedoch nur mit etwa 180' kW Phas#enverschiebung zur Brennstoffeinspritzung bzw. Zündung erfolgt, kann die Steuerung der Ventile für das Zusatztreibmittel gleichzeitig von der Nockenwelle der Ventilsteuerung oder der Einspritzpumpe vorgenommen werden. Für die Verwirklichung der Erfindung benötigt man also äußerstenfalls eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl von Ventilen oder Düsen für die Einbringung des Zusatztreibmittels in die Zylinder sowie eine ebenso große Anzahl von Steuerventilen, die von der Nokkenwelle der Einspritzpumpe betätigt werden können, und eine Pumpe zur Förderung des Zusatztreibmittels. Bei Vielzylindermaschinen wird es jedoch meist genügen, wenn nur einige Zylinder mit Zusatztreibmittel gespeist werden. Als solches wird man zweckmäßig atmosphärische Luft verwenden, bei einem Schienen- oder Straßenfahrzeug z. B. die aus dem Bremsluftbehälter abgeblasene und in einem Speicher aufgefangene Abblasluft. Bei Zweitaktmaschinen können auch die Kolbenunterseiten zur Verdichtung der Zusatzluft herangezogen werden. Da aber der Energieinhalt des nach der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugten Zusatztreibmittels erheblich größer ist als bei den bekannten Einrichtungen, ist die Zusatzluftmenge gegenüber diesen wesentlich geringer, so daß ein kleiner, schnellaufender Hilfskompressor, der nach Aufladung eines Druckluftbehälters automatisch abschaltet, in jedem Fall ausreicht.Furthermore, since the periodic feeding of the additional propellant takes place in the same rhythm, but only with about 180 kW phase shift for fuel injection or ignition, the valves for the additional propellant can be controlled simultaneously by the camshaft of the valve control or the injection pump. For the implementation of the invention you need in the extreme case a number of valves or nozzles corresponding to the number of cylinders for introducing the additional propellant into the cylinders and an equally large number of control valves that can be operated by the camshaft of the injection pump, and a pump for promoting the Additional propellant. In the case of multi-cylinder machines, however, it will usually be sufficient if only a few cylinders are fed with additional propellant. As such, it is expedient to use atmospheric air, in a rail or road vehicle, for. B. the blown air blown out of the brake air reservoir and collected in a memory. In two-stroke engines, the undersides of the pistons can also be used to compress the additional air. However, since the energy content of the additional propellant produced by the device according to the invention is considerably greater than in the known devices, the amount of additional air is significantly less than this, so that a small, high-speed auxiliary compressor, which automatically switches off after charging a compressed air tank, is sufficient in any case.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist sowohl bei Viertakt- als auch bei Zweitaktmaschinen, und zwar gleichermaßen bei Diesel- und Ottomotoren, anwendbar. Besonders vorteilhaft ist seine Anwendung bei Brennkraftmaschinen mit abgeteilten Brennräumen, wie Vor- und Wirbelkammermaschinen, und bei i Zweitaktmaschinen mit Umkehrspülung, weil bei diesen Brennkraftmaschinen besonders im Teillastbetrieb die Spülung des abgeteilten Brennraumes bzw. des oberen Zylinderraumes nur unvollkommen ist.The device according to the invention is both four-stroke and Applicable to two-stroke engines, both diesel and gasoline engines. Its use in internal combustion engines is particularly advantageous Combustion chambers, such as antechamber and swirl chamber machines, and with i two-stroke machines Reverse flushing, because with these internal combustion engines especially in partial load operation the purging of the divided combustion chamber or the upper cylinder chamber is only incomplete is.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich für i den Fahrzeugbetrieb auch hinsichtlich der Reinhaltung der Luft von brennbaren Rückständen und unvollständig verbrannten Gasen, da es mit dieser Einrichtung möglich ist, den Motorzylindem in jeder Betriebsphase die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luft zuzuführen. Da die Zusatzluft in den Zylindern sogleich in heißes Treibgas umgesetzt wird, welches infolge Arbeitsleistung in der Turbine das Ladegebläse auf höhere Drehzahlen mit höheren Ladeluftdrücken und größeren Ladeluftmengen bringt, ermöglicht die Erfindung zugleich das Minimum an zusätzlichem Luftaufwand.Another advantage of the invention results for vehicle operation also with regard to keeping the air clean of flammable residues and incomplete burned gases, as it is possible with this device to put the engine cylinders in to supply the air required for complete combustion to each operating phase. Since the additional air in the cylinders is immediately converted into hot propellant gas, which As a result of the work done in the turbine, the charge fan is set to higher speeds The invention enables higher charge air pressures and larger amounts of charge air at the same time the minimum of additional air expenditure.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands erläutert. Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 die Gesamtanordnung dieser Einrichtung und F i g. 2 ein Steuerventil in größerer Darstellung.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained below. The drawings show in FIG. 1 the overall arrangement of this facility and FIG. 2 a control valve in a larger representation.

Es bezeichnet 1 eine Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit im Zylinderkopf 2 untergebrachter zentraler Vorkammer 3, in die der von der Einspritzpumpe 4 kommende Brennstoff mit Hilfe der mit Druckzerstäubung arbeitenden Einspritzdüse 5 eingespritzt wird. 1 denotes a four-stroke internal combustion engine with a central pre-chamber 3 accommodated in the cylinder head 2, into which the fuel coming from the injection pump 4 is injected with the aid of the injection nozzle 5 operating with pressure atomization.

Die vom Gebläse 6 des Abgasturboladers vorverdichtete Ladeluft wird durch die Leitung 7 den Motorzylindern zugeführt. Die Motorabgase gelangen durch die Leitung 8 zur Abgasturbine 9. The charge air precompressed by the fan 6 of the exhaust gas turbocharger is fed through the line 7 to the engine cylinders. The engine exhaust gases pass through line 8 to exhaust gas turbine 9.

Zur Beschleunigung der Abgasturbine 9 auf höhere Drehzahl, d. h. zur Erzielung höherer Ladedrücke, ist die Einspritzdüse 5 von einer Luftdüse 10 umschlossen, durch die dem Druckluftbehälter 11 entnommene und über das einstellbare Drosselventil 12, das Steuerventil 13 und die Leitung 14 geleitete Luft mit einem Druck von 1,5 bis 3 ata zugeführt wird. Die Druckluft wird hierbei von einem kleinen, schnellaufenden Kompressor 15 mit volumetrischer Verdichtung geliefert, der entweder von der Brennkraftmaschine 1 oder von einem kleinen Hilfsmotor (z. B. Elektromotor) angetrieben sein kann und der nur so lange läuft, bis der Behälter 11 mit Luft von einem bestimmten Druck, z. B. 3 ata, aufgeladen ist.To accelerate the exhaust gas turbine 9 to a higher speed, d. H. To achieve higher boost pressures, the injection nozzle 5 is enclosed by an air nozzle 10 , through which the air taken from the compressed air tank 11 and passed through the adjustable throttle valve 12, the control valve 13 and the line 14 is supplied at a pressure of 1.5 to 3 ata. The compressed air is supplied by a small, high-speed compressor 15 with volumetric compression, which can be driven either by the internal combustion engine 1 or by a small auxiliary motor (e.g. electric motor) and which only runs until the container 11 is filled with air from a certain pressure, e.g. B. 3 ata is charged.

Die Steuerung des Steuerventils 13 für die Zusatzluft erfolgt mit der Nockenwelle 4' der Einspritzpumpe 4, und zwar so, daß die Einblasung zu Beginn des Kompressionshubes beginnt, zu einem Zeitpunkt also, wo die Ein- und Auslaßventile der Zylinder praktisch geschlossen sind und der Druck der darin eingeschlossenen Luft nur unwesentlich vom atmosphärischen Druck abweicht.The control valve 13 for the additional air is controlled by the camshaft 4 'of the injection pump 4, in such a way that the injection begins at the beginning of the compression stroke, i.e. at a point in time when the inlet and outlet valves of the cylinders are practically closed and the pressure the air enclosed in it deviates only insignificantly from atmospheric pressure.

Die Fig.2 zeigt das Steuerventil 13 im größeren Maßstab. Das Gehäuse 16 ist an das Gehäuse 4" der Einspritzpumpe 4 angeflanscht. Es enthält den Stößel 17 und den Kolbenschieber 18, welch letzterer sich über die Feder 19 am Boden 16a des Gehäuses abstützt. Die Kopplung von Stößel 17 und Schieber 18 erfolgt hydraulisch, wobei als Druckmittel das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Das Drucköl wird von der Pumpe 20 aus der Ölwanne 21 angesaugt und in die Leitung 22 gepreßt von der die überdruckleitung 23 mit dem überdruckventil 24 abzweigt. Die Leitung 22, in die noch das Druckminderventil 22a eingeschaltet ist, mündet in den Druckraum 25, aus dem das Druckmittel bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 über das dann geöffnete Ventil 26 und die Rücklaufleitung 27 in die ölwanne zurückgeführt wird. In dieser Betriebsstellung wird der Stößel 17 von der Feder 28 von der Nockenwelle 4' abgehoben, und der Kolbenschieber 18 wird durch die Feder 19 in Schließstellung gehalten, so daß der Luftdurchgang vom Anschluß 29 zum Anschluß 30, an welchen die Leitung 14 angeschlossen ist, unterbrochen ist.2 shows the control valve 13 on a larger scale. The housing 16 is flanged to the casing 4 'of the injection pump 4. It contains the plunger 17 and the spool 18, the latter is supported on the spring 19 at the bottom 16a of the housing. The coupling of plunger 17 and slide 18 is hydraulically, wherein The oil of the internal combustion engine can be used as pressure medium. The pressure oil is sucked in by the pump 20 from the oil pan 21 and pressed into the line 22 from which the pressure line 23 branches off with the pressure relief valve 24. The line 22, into which the pressure reducing valve 22a is switched on opens into the pressure chamber 25, from which the pressure medium is returned to the oil pan during normal operation of the internal combustion engine 1 via the then opened valve 26 and the return line 27. In this operating position, the plunger 17 is driven by the spring 28 from the camshaft 4 ' lifted off, and the piston slide 18 is held in the closed position by the spring 19 , so that the air passage from the connection 29 to the Ansch luß 30, to which the line 14 is connected, is interrupted.

Der Hebel 31 des Ventils 26 ist nun über ein Gestänge 32 mit einer Katarakt-Vorrichtung 33 und einer Rückholfeder 34 mit dem Fahrhebel 35, beim Fahrzeug z. B. mit dem Gaspedal, verbunden. Beim langsamen »Gasgeben« bleibt daher das Ventil 26 geöffnet, und nur bei schneller Betätigung des Fahrhebels wird es - wie in den Zeichnungen gezeigt - in die Schließstellung gebracht. Jetzt wird in dem Raum 25 des Steuerventils 13 ein Druck aufgebaut, der entsprechend der Reduktion des Druckminderventils 22a geringer ist als der am Überströmventil 24 eingestellte Druck. Infolge des Druckes im Raum 25 wird der Stößel 17 an die Nockenwelle 4' geschoben, wogegen die Feder 19 so abgestimmt ist, daß der Kolbenschieber 18 in der Stellung verbleibt, bei der die Schlitze 36 verschlossen bleiben. Erst bei weiterem Druckanstieg infolge Verdrängerwirkung des auf den Nocken auflaufenden Stößels 17 wird der Schieber 18 entgegen der Kraft der Feder 19 nach rechts verschoben, und dabei werden die Schlitze 36 freigegeben. Jetzt ist also der Druckluft aus dem Behälter 11 der Weg durch die Leitung 14 zur Luftdüse 10 freigegeben, so daß zu Beginn des Kompressionshubes noch zusätzlich Luft einströmt. Die zusätzliche Luftmenge nimmt dabei selbsttätig mit zunehmender Motordrehzahl ab, da der für den Luftdurchlaß maßgebliche Zeitquerschnitt der Schlitze, 36 mit zunehmender Motordrehzahl kleiner wird. Schon dadurch wird die Abgasturbine 9 gegen Durchgehen gesichert. Als zusätzliche Sicherung ist noch die Rückstellfeder 34 vorgesehen, welche nach einer von der Motorgröße abhängigen Zeit das Ventil 26 wieder öffnet, wodurch Raum 25 wieder drucklos wird, der Stößel 17 also wieder abgehoben und der Kolbenschieber 18 wieder in Schließstellung gebracht wird, so daß jeg- liche weitere Zufuhr von Zusatzluft unterbunden wird. Notfalls kann durch Zurückführen des Fahrhebels 35 und nochmaliges schnelles »Gasgeben« ein weiterer Beschleunigungsvorgang eingeleitet werden.The lever 31 of the valve 26 is now via a linkage 32 with a cataract device 33 and a return spring 34 with the drive lever 35, in the vehicle z. B. with the accelerator pedal connected. When slowly "accelerating" the valve 26 therefore remains open, and only when the drive lever is actuated more quickly is it - as shown in the drawings - brought into the closed position. A pressure is now built up in the space 25 of the control valve 13 which, corresponding to the reduction in the pressure reducing valve 22a, is lower than the pressure set at the overflow valve 24. As a result of the pressure in the space 25 , the tappet 17 is pushed against the camshaft 4 ', whereas the spring 19 is adjusted so that the piston slide 18 remains in the position in which the slots 36 remain closed. Only when the pressure continues to rise as a result of the displacement effect of the tappet 17 running up against the cam is the slide 18 displaced to the right against the force of the spring 19 , and the slots 36 are released in the process. So now the compressed air from the container 11 is released through the line 14 to the air nozzle 10 , so that additional air flows in at the beginning of the compression stroke. The additional amount of air automatically decreases with increasing engine speed, since the time cross-section of the slots, 36, which is decisive for the passage of air, becomes smaller with increasing engine speed. As a result, the exhaust gas turbine 9 is secured against running through. As an additional safeguard, nor the return spring 34 is provided which opens a time depending on the motor size time the valve 26 again, which space 25 is depressurized again, the plunger 17 thus lifted off again and the piston slide 18 is brought back into the closed position so that JEG - Lich further supply of additional air is prevented. If necessary, a further acceleration process can be initiated by moving the drive lever 35 back and quickly “accelerating” again.

Statt der oben beschriebenen halbautomatischen Steuerung des Ventils 26 kann dieses auch vollautomatisch in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder vom Drehmoment der Brennkraftmaschine gesteuert werden.Instead of the semi-automatic control of the valve 26 described above, it can also be controlled fully automatically as a function of the speed and / or the torque of the internal combustion engine.

Die vorgeschlagene Einrichtung kann nun besonders in Anwendung auf Großmotoren in der Weise erweitert werden, daß man statt der Luftdüse eine kleine mit Druckluftzerstäubung arbeitende Einspritzdüse außer der regulären Einspritzdüse vorsieht, wobei jene nur soviel Brennstoff zu Beginn des Kompressionshubes in den Zylinder einspritzt, daß das gesamte Brennstoff-Luft-Gemisch - unter Berücksichtigung des Kompressionsenddruckes - noch nicht zündfähig ist. Die Zusatzbrennstoffmenge sollte nicht größer sein als die im Verhältnis zur Zusatzluftmenge stöchiometrische Brennstoffmenge, um zu verhindern, daß der Motor bei der Einleitung eines Beschleunigungsvorganges rußt. Die Steuerung dieser Einspritz-Hilfsdüse kann ebenfalls in der oben angegebenen Weise erfolgen. Im Gegensatz zu den bekannten Einspritzdüsen mit Druckluftzerstäubung, bei denen der Luftdruck größer als der Zünddruck sein muß, kommt man bei diesem Verfahren ebenfalls mit geringen Zerstäubungsdrücken aus. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der moto-C, rischen Verbrennung auch bei Einführung von Zusatzluft der Luftüberschuß nicht zu groß wird, der Motor sofort das gewünschte p., abgeben kann und der Abgasturbolader infolge der mit der Verbrennung einer zusätzlichen Brennstoffmenge sich ergebenden Vergrößerung der Abgasmenge noch schneller den für den neuen Betriebszustand erforderlichen Ladedruck erzeugen kann.The proposed device can now be extended, especially in application to large engines, in such a way that instead of the air nozzle, a small injection nozzle working with compressed air atomization is provided in addition to the regular injection nozzle, which injects only as much fuel into the cylinder at the beginning of the compression stroke that the entire Fuel-air mixture - taking into account the final compression pressure - is not yet ignitable. The amount of additional fuel should not be greater than the stoichiometric amount of fuel in relation to the amount of additional air, in order to prevent the engine from sooting when an acceleration process is initiated. This auxiliary injection nozzle can also be controlled in the manner indicated above. In contrast to the known injection nozzles with compressed air atomization, in which the air pressure must be greater than the ignition pressure, this method also requires low atomization pressures. The advantage of the invention is that in the case of engine-based combustion, the excess air does not become too large even when additional air is introduced, the engine can immediately deliver the desired p resulting increase in the amount of exhaust gas can generate the boost pressure required for the new operating state even faster.

Sofern man auf die Zuführung einer zusätzlichen Brennstoffmenge verzichten will, kann man das bei solchen Großmotoren meist vorhandene Anlaß-Luftventil für die Einbringung der Zusatzluftmenge verwenden. Dieses Ventil muß dann zur Einleitung einer Beschleunigung so umgesteuert werden, daß es zu Beginn des Kompressionshubes kurzzeitig öffnet. Während der Beschleunigungsperiode wird es zweckmäßig vom Anlaßluftbehälter abgeschaltet und mit dem Behälter für Zusatzluft in Verbindung gebracht, da die Verwendung der auf 30 bis 60 atü verdichteten Anlaßluft für diesen Zweck zu kostspielig wäre.If you want to forego the supply of an additional amount of fuel, you can use the starting air valve, which is usually present in such large engines, for introducing the additional amount of air. This valve must then be reversed to initiate acceleration so that it opens briefly at the beginning of the compression stroke. During the acceleration period it is expediently switched off from the starting air tank and brought into connection with the tank for additional air, since the use of the starting air compressed to 30 to 60 atmospheres for this purpose would be too expensive.

Claims (2)

Patentanspräche: 1. Einrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit Abgasturboaufladung, bei der der Abgästurbine zu ihrer Beschleunigung zwecks Aufrechterhaltung oder Steigerung des Ladedruckes, besonders bei niedrigen Motordrehzahlen, eine zusätzliche, in mindestens einem Motorzylinder erzeugte Treibgasmenge zugeführt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zur Erzeugung des zusätzlichen Treibmittels die regulären Motorzylinder verwendet werden, denen die zusätzliche Verbrennungsluft nach Beendigung des Gaswechselprozesses, und zwar zu Beginn des Kompressionshubes, zugeführt wird. Patent claims: 1. Device for operating an internal combustion engine, in particular a diesel engine, with exhaust gas turbocharging, in which the exhaust gas turbine is supplied with an additional amount of propellant gas generated in at least one engine cylinder in order to accelerate it in order to maintain or increase the boost pressure, especially at low engine speeds, d a d urch g e k hen -zeichnet that the regular engine cylinders are used to generate the additional blowing agent, which is the additional combustion air after completion of the gas exchange process, namely at the beginning of the compression stroke fed. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatztreibmittelmenge mit zunehmender Motordrehzahl geringer wird. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Zusatztreibmittel nach einer bestimmten Zeit selbsttätig abgeschaltet wird. 4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatztreibmittel Luft niedrigen Druckes verwendet wird und daß zu Beginn des Kompressionshubes eine dieser Luftmenge höchstens im stöchiometrischen Verhältnis entsprechende Brennstoffmenge in die Brennräume des Motors eingeführt wird. 5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung des Zusatztreibmittels beim Erreichen eines Drehzahl- und/oder Drehmomentminimums automatisch einsetzt. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bei einer Einspritzbrennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine die Einspritzdüse (5) umschließende Luftdüse (10), welcher von einem Druckluftspeicher (11) Luft niederen Druckes zugeführt wird. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasung der Zusatzluft von einer der Nockenwellen der Brennkraftmaschine gesteuert wird, z. B. von der Nockenwelle (4') der Einspritzpumpe. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13) für die Zusatzluft mit schmalen Steuerschlitzen (36) für den Luftdurchlaß ausgestattet ist, die von einem Kolbenschieber (18) gesteuert werden. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet durch eine hydraulische Kopplung eines von der Nockenwelle angetriebenen Stößels (17) mit dem Kolbenschieber (18). 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einem Druckraum (25) des Steuerventils (13) ein Absperrventil (26) angeordnet ist, das mit dem Fahrhebel (35) der Brennkraftmaschine (1) über eine Katarakt-Vorrichtung (33) derart verbunden ist, daß bei schneller Betätigung des Fahrhebels (35) im Sinne einer Vergrößerung der Brennstoffzufuhr das Ventil (26) geschlossen und die Kopplung hergestellt und nach einer bestimmten Zeit mittels einer Feder (34) wieder aufgehoben wird. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel das Schmier-öl der Brennkraftmaschine (1) verwendet wird. 12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einlaß des Druckmittels in den Druckraum (25) ein Druckminderventil (22a) angeordnet ist. 13. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (17) im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine (1) von der Nokkenwelle (4') abgehoben ist. 14. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für. die Zuführung der zusätzlichen Luft- und Brennstoffmenge eine mit Druckluftzerstäubung arbeitende Einspritzdüse ang&-ordnet ist, 15. Einrichtung nach Anspruch 1 bei einer mit Anlaß-Luftventilen ausgestatteten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einleitung einer Beschleunigung das Anlaß-Luftventil so umgesteuert wird, daß es zu Beginn des Kompressionshubes kurzzeitig öffnet, und daß es während der Beschleunigungsperiode vom Anlaßluftbehälter abgeschaltet und mit dem Behälter für Zusatzluft verbunden wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 520 263, 565 097, 688 745; schweizerische Patentschrift Nr. 121405; USA.-Patentschrift Nr. 3 052 224; MTZ, 1962, S. 21 bis 27. 2. Device according to claim 1, characterized in that the amount of additional propellant decreases with increasing engine speed. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the supply of additional propellant is automatically switched off after a certain time. 4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that low pressure air is used as the additional propellant and that at the beginning of the compression stroke an amount of fuel corresponding to this amount of air at most in a stoichiometric ratio is introduced into the combustion chambers of the engine. 5. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the introduction of the additional propellant begins automatically when a speed and / or torque minimum is reached. 6. Device according to claim 1 in an internal combustion engine, characterized by an air nozzle (10) which surrounds the injection nozzle (5 ) and which is supplied with low-pressure air from a compressed air reservoir (11). 7. Device according to claim 6, characterized in that the injection of the additional air is controlled by one of the camshafts of the internal combustion engine, for. B. from the camshaft (4 ') of the injection pump. 8. Device according to claim 7, characterized in that the control valve (13) for the additional air is equipped with narrow control slots (36) for the air passage, which are controlled by a piston slide (18). 9. Device according to claim 7 and 8, characterized by a hydraulic coupling of a tappet (17) driven by the camshaft with the piston slide (18). 10. Device according to claim 9, characterized in that a shut-off valve (26) is arranged behind a pressure chamber (25) of the control valve (13) , which is connected to the drive lever (35) of the internal combustion engine (1) via a cataract device (33) is connected in such a way that when the drive lever (35) is operated quickly in order to increase the fuel supply, the valve (26) is closed and the coupling is established and after a certain time is released again by means of a spring (34). 11. Device according to claim 10, characterized in that the lubricating oil of the internal combustion engine (1) is used as the pressure medium. 12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that a pressure reducing valve (22a) is arranged upstream of the inlet of the pressure medium into the pressure chamber (25). 13. Device according to claim 9, characterized in that the plunger (17) is lifted off the camshaft (4 ') during normal operation of the internal combustion engine (1). 14. Device according to claim 4, characterized in that for. the supply of the additional amount of air and fuel is an injection nozzle operating with compressed air atomization, 15. Device according to claim 1 in an internal combustion engine equipped with starting air valves, characterized in that when an acceleration is initiated, the starting air valve is reversed so that it opens briefly at the beginning of the compression stroke, and that it is switched off from the starting air tank and connected to the tank for additional air during the acceleration period. Considered publications: German Patent Nos. 520 263, 565 097, 688 745; Swiss Patent No. 121405; U.S. Patent No. 3,052,224 ; MTZ, 1962, pp. 21 to 27.