DE1451987C - Einspritzbrennkraftmaschine, die mit stark schwankender Drehzahl und Belastung be trieben wird - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrehnkraft- stark schwankender Drehzahl und Belastung betriemaschine, die mit stark schwankender Drehzahl und ben wird, ist auch schon dadurch gelöst worden, daß Belastung betrieben wird und einen Abgasturbolader ein Selbstregelungseffekt erzielt wird. Nach einem behat, der die Maschine bis zu einer Teildrehzahl, die kannten Vorschlag, der darauf gerichtet ist, soll der etwa ihrer halben Höchstdrehzahl entspricht, mit dem 5 Querschnitt der Auspuffleitung gleich oder kleiner höchstmöglichen Mitteldruck auflädt, wobei eine als der maximale Querschnitt des Auslasses eines Zy-Regeleinrichtung für die Kraftstoffzufuhr zur Ma- linders sein mit der Wirkung, daß nur bei niedrigen schine vorgesehen ist, die von der Teildrehzahl an bis Maschinendrehzahlen der bei Eröffnung des Auszu der Höchstdrehzahl die Leistung der Maschine lasses hinter diesem entstehende Druck des Auspuffmöglichst konstant hält. io Stoßes bis zur Eröffnung des Einlasses auf einen Wert

Eine Einspritzbrennkraftmaschine der vorstehend . kleiner als der Ladedruck abgebaut ist.
näher beschriebenen Art kann gegenüber einer Ein- Bei den beiden zuletzt erwähnten bekannten .Einspritzbrennkraftmaschine, die mit Ansaugung der spritzbrennkraftmaschinen ist jeweils der Abgasturbo-Ve'rbrennungsluft arbeitet, ein Drehmoment abgeben, lader so ausgelegt, daß er etwa bei der halben Höchstweiches, wenn die Drehzahl von der höchsten Dreh- 15 drehzahl der .Maschine sein Wirkungsgradoptimum zahl aus abnimmt, stark ansteigt, und zwar so stark, hat. Der Wirkungsgrad des Abgasturboladers wird daß unter Umständen auf das der Einspritzbrenn- von der halben Flöchstdrehzahl der Maschine an mit kraftmaschine nachgeschaltete Wechselgetriebe, wenn steigender Drehzahl mehr und mehr schlechter,
nicht ganz, so doch zum größten Teil, verzichtet wer- Schließlich ist bekannt, Abblaseventile durch eine den kann. 20 Verstellmöglichkeit des wirksamen Düsenquerschnitts ■

Es ist eine Einspritzbrennkraftmaschine mit Ab- der Turbine und gegebenenfalls auch des Verdichtergasturboaufladung, deren Drehmoment mit fallender leitrades zu ersetzen, um einen guten Wirkungsgrad-Drehzahl stark ansteigt, bekanntgeworden, bei wel- verlauf zu erhalten (MTZ, 1962, S. 21 bis 27).
eher das Abgasturbogebläse überbemessen ist und Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, bei der bei welcher der Gebläsedruck mit Hilfe eines Abgas- 25 Vermeidung von Verlusten an Abgasenergie eine mit abblaseVentils zwischen Brennkraftmaschine und Tür- Abgasturbolader ausgerüstete Einspritzbrennkraftbine geregelt wird in der Weise, daß er von einer maschine der vorstehend an zweiter Stelle als bemittleren bis zur höchsten Maschinenleistung stetig kannt vorausgesetzten Art zu verbessern, in dem und verhältnismäßig mehr und mehr gegenüber dem Sinne, daß der Abgasturbosatz im Drehzahlbereich normalen, im quadratischen Verhältnis mit der Ge- 30 von der mittleren Höchstdrehzahl bis zur Höchstbläsedrehzahl zunehmenden Förderdruck gesenkt drehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine bei allen wird. Auf diese Weise wird' das Maß der Aufladung Belastungsverhältnissen mit relativ gutem Wirkungsder Maschine irh oberen Leistungsbereich verhältnis- grad arbeitet und eine universell einsetzbare Kraftmäßig ebenso vermindert und damit der stark anstei- anlage geschaffen wird, ohne daß die einmal getrofgende Verlauf der Momentenkennlinie bei fallender 35 fene Wahl der Zuordnung der Brennkraftmaschine Drehzahl erreicht. Das Abblasen von Abgas ist wegen und des auf diese abgestimmten Ladeaggregats gedes damit verbundenen Energieverlustes nachteilig. ändert zu werden braucht, wenn die zunächst und Eine direkte Wirkverbindung zwischen der Regel- hauptsächlich für einen Betrieb mit stark schwankeneinrichtung für die Kraftstoffzufuhr zur Maschine der Drehzahl und Belastung bestimmte Maschine als und dem Abblaseventil besteht in diesem bekannten 40 Antriebsanlage für eine andere Fahrzeuggattung, z. B. Fall nicht. ■ - ■ ein Schiff, Verwendung finden soH.

Bei einer anderen bekannten Einspritzbrennkraft- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, maschine, die einen Abgasturbolader aufweist, der so daß der Abgasturbolader ari sich für volle Leistung ausgelegt ist, daß die Einspritzbrennkraftmaschine bei bei Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine bemesder halben Höchstdrehzahl mechanisch und thermisch 45 sen ist, daß jedoch in an sich bekannter Weise die bis auf das höchstzulässige Maß belastet wird, ist der Abgasturbine eine verstellbare Leitvorrichtung und mit dem Abblasen von Abgas verbundene Nachteil gegebenenfalls auch der Verdichter eine verstellbare dadurch vermieden, daß die Leistung der Einspritz- Diffusor-Leitvorrichtung besitzt und daß eine oder brennkraftmaschine von einer bestimmten Drehzahl beide Leitvorrichtungen durch die Regeleinrichtung an mit Hilfe eines besonderen Reglers durch Begren- 50 für die Kraftstoffzufuhr so beeinflußt werden, daß zung der Höchstbrennstoffmenge an der Brennstoff- die Querschnitte der Leitvorrichtungen von der einspritzpumpe etwa konstant gehalten wird. Bei die- Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine abwärts bis -ser Einspritzbrennkraftmaschine sind also thermische zur Teildrehzahl verändert werden.
Verluste dadurch vermieden, daß in bezug auf die In einem Aufsatz (MTZ, 1963, S. 321 bis 325) sind ganze Maschine im Haushalt der Gase Gleichgewicht 55 die hauptsächlichen Möglichkeiten zur Erzielung gebesteht. Zwar ist bei dieser bekannten Einspritzbrenn- änderten Drehmoment-Drehzahl-Verhaltens mittels kraftmaschine ebenfalls in der Abgasleitung ein Ab- Turboladung besprochen und in einem Schaubild an blaseventil vorgesehen, welches mit zunehmender Be- Hand von Kurven deutlich gemacht. In bezug auf lastung und nach Erreichen der halben Höchstdreh- einen selbstansaugenden Motor ist gesagt, daß dieser zahl sich mit zunehmender Drehzahl mehr und mehr 60 durch Ausrüstung eines mit keinerlei Regelorganen öffnet. Dieses Abblaseventil hat jedoch hier eine an- versehenen Turboladers ein stark ansteigendes Drehdere Wirkung als das Abblaseventil bei der vorbe- moment im höheren Drehzahlbereich abgeben kann, schriebenen bekannten Einspritzbrennkraftmaschine. Ausgehend von der Drehmomentcharakteristik eines Es dient hier in der Hauptsache dem Zweck, eine un- so aufgeladenen Motors ist in die entsprechende zulässige Beanspruchung des Abgasturbosatzes zu 65 Kurve 2 des Schaubildes willkürlich ein Punkt X als vermeiden. geforderter Betriebszustand eingezeichnet. Im Hin-

Das Problem um die Gestaltung der Drehmoment- blick auf den Punkt X ist der Fall betrachtet, daß aus

abgabe einer Einspritzbrennkraftmaschine, die mit irgendwelchen Gründen, wie Überbeanspruchung von

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Motorbauteilen oder zu hoher Drehzahl des Turbo- Abb. 3 zeigt in graphischer Darstellung das Kennladers, der Betrieb des Motors mit größerer Dreh- feld des Aufladegebläses der Einspritzbrennkraftzahl und höherem Mitteldruck als in X unerwünscht maschine nach Abb. 1.

ist. Hierzu wird dann ausgeführt, daß man entweder Die Einspritzbrennkraftmaschine der Kraftanlage, durch Drosselung hinter dem Turbinenrad oder 5 die beispielsweise zum Antrieb eines Landfahrzeuges durch einen vergleichbaren, die Turbolader-Drehzahl- dient, ist mit 1 bezeichnet. Die Kraftabgabe der Einsteigerung verhindernden Vorgang eine Drehmoment- spritzbrennkraftrhaschine 1 erfolgt über ein Leicharakteristik erhalten kann, die vor dem Punkte X stungsverzweigungsgetriebe 2, dem ein' Stufenschneller und ein wenig höher als X ansteigt und jen- getriebe 3 nachgeschaltet ist. In die Verbindung zwiseits stark abfällt (Kurve 3). Ein noch schnelleres io sehen dem Schwungrad 4 der Einspritzbrennkraft-Ansteigen der Drehmomentcharakteristik und noch maschine und dem Leistungsverzweigungsgetriebe ist Höhersteigen derselben über den Punkt Λ'hinaus soll eine elastische Kupplung 5 eingeschaltet.. 6 ist die erzielbar sein, wenn Turbolader und z. B. ein Abgas- Abtriebswelle.

abblase-Regelorgan in geeigneter Weise im System Die Einspritzbrennkraftmaschine 1 treibt mit ihren

vereinigt werden (Kurve 4). Schließlich wird darauf 15 Abgasen eine Abgasturbine 7 an, die mit einem der

hingewiesen, daß ein Turbolader mit sogenannter Einspritzbrennkraftmaschine 1 die Verbrennungsluft

variabler Geometrie, z. B. Düsenquerschnittsregelung unter erhöhtem Druck zuführenden Aufladegebläse 8

in der Abgasturbine, etwa eine Betriebslinie ermög- gekuppelt ist. Die Einspritzbrennkraftmaschine 1 ist

licht, die im unteren Drehzahlbereich des Motors in V-Form mit drei Zylindern 9 in einer Reihe gebaut,

maximal und erheblich höher als der Punkt X an- 20 Die beiden Zylinderreihen haben jeweils eine eigene

steigt (Kurve 5). Abgasleitung 10 bzw. 11, die zur Abgasturbine 7

Die neue Erfindung ist durch den Aufsatz nicht führen. Die Verbrennungsluft wird den Zylindern 9

vorweggenommen. Zunächst ist festzuhalten, daß der vom Aufladegebläse 8 aus durch eine .gemeinsame

Punkt X bereits im letzten Drittel des Drehzahl- Ladeleitung 12 zugeführt.

bereiches liegt. Jedoch würde ein Verlegen dieses 25 Der Abgasturbolader 7, 8 ist imstande, die EinPunktes in den Bereich der halben Höchstdrehzahl spritzbrennkraftmaschine 1 bei etwa der halben immer noch nicht den Scheitelpunkt der Kurve 5 er- Höchstdrehzahl derselben so stark aufzuladen, daß reichen. Bei der Kurve 3 liegt der Punkt X zwar in die Einspritzbrennkraftmaschine dabei mechanisch seiner dargestellten Lage nahe dem Scheitelpunkt, in- und thermisch, bis auf das höchstzulässige Maß bedessen kann die Kurve 3 keinesfalls die Forderung er- 3° lastet wird. Eine Regeleinrichtung sorgt dafür, daß füllen, die bei der Gattung der Motoren, von denen die Leistung der Einspritzbrennkraftmaschine 1 etwa die neue Erfindung ausgeht, Voraussetzung ist, denn von ihrer halben Höchstdrehzahl aus bis zu ihrer die Kurve 3 entspricht in ihrem Verlauf nicht der Be- Höchstdrehzahl möglichst konstant bleibt. Es wird dingung, daß ihr Scheitelpunkt im Bereich verhältnis- hier ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der Einmäßig niedriger Betriebsdrehzahlen des Motors liegt. 35 satz der Regeleinrichtung nicht beschränkt ist auf Diese liegen etwa im Bereich der halben Höchstdreh- einen Wirkungsbereich, der exakt bei der halben zahl. Für die Kurve 5 würde dies in etwa zutreffen. Höchstdrehzahl beginnt. Es kann gegebenenfalls Für diese Kurve liegt der Punkt X jedoch im abfal- zweckmäßig sein, die Wirkung der Regeleinrichtung lenden Ast. Damit ist jedoch klargestellt, daß der etwas früher oder später einsetzen zu lassen. Es ist Punkt X nicht verglichen werden kann mit einem 40 im Rahmen der Erfindung auch nicht zwingend, daß Punkt, der im Scheitelpunkt einer Drehmomentkurve die Wirkung der Regeleinrichtung im oberen Drehliegt, nach der gemäß der neuen Erfindung der Motor zahlbereich der Einspritzbrennkraftmaschine auf das auf höchstmöglichen Mitteldruck aufgeladen wird. Einhalten genau konstanter Leistung abgestellt ist.

Die. Kurve 5 unterscheidet sich von der Dreh- Auch hier sind im Rahmen der Erfindung Abmomentkurve nach der neuen Erfindung dadurch, 45 weichungen nach oben und nach unten möglich, die daß sie nach den Ausführungen im Aufsatz in ihrem für einen gegebenen Fall vorteilhaft sein können. Scheitelpunkt nicht für die Aufladung mit höchstmög- Die Kraftanlage weist nunmehr die Besonderheit lichem Mitteldruck bei etwa mittlerer Höchstdrehzahl auf, daß der Abgasturbolader 7, 8 an sich für volle gedacht ist, aber auch dadurch, daß sie von ihrem Leistung bei Höchstdrehzahl bemessen ist, daß je-Scheitelpunkt in den Bereich höherer Drehzahl keine 50 doch die Abgasturbine 7 eine verstellbare Leit-Fortsetzung entsprechend gleichbleibender Leistung vorrichtung 13 und gegebenenfalls auch das Auf ladehat. Auch die anderen Kurven lassen über eine gebläse 8 einen verstellbaren Diffusor-Leitapparat 14 Transformierung nach gleichbleibender Leistung des besitzt. Durch die Regeleinrichtung werden sowohl Motors nicht erkennen, und es ist darüber im Aufsatz die Leitvorrichtung 13 als auch der Diffusor-Leitauch nichts ausgesagt. * 55 apparat 14 so beeinflußt, daß deren Querschnitte von

In der Zeichnung sind eine Ausführungsform der der Höchstdrehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine

Erfindung und den Gegenstand der Erfindung weiter abwärts bis vorzugsweise zur halben Höchstdrehzahl

ausbildende Einzelheiten beispielsweise dargestellt. derselben verändert, d. h. verkleinert werden, wobei

Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine also bei etwa der halben Höchstdrehzahl Aufladung

Kraftanlage von oben gesehen, bei welcher eine Ein- 60 auf den höchstmöglichen Mitteldruck bei günstigem

spritzbrennkraftmaschine, die mit stark schwankender Wirkungsgrad des Abgasturboladers 7, 8 erreicht

Drehzahl und Belastung betrieben wird und die mit wird.

einem Abgasturbolader ausgerüstet ist, als Kraft- Nach der Abb. 1 erfolgt, die Verstellung der

quelle dient; beiden Leitvorrichtungen 13 und 14 durch ein ge-

Abb. 2 bezieht sich auf die Regeleinrichtung der 65 meinsames Zahnrädergetriebe 15, dessen Eingangs-Kraftanlage gemäß Abb. 1 und stellt Veränderungen welle mit 16 bezeichnet ist. An dieser Welle 16 greift der Regeleinrichtung dar, wie sie bereits grundsätz- die Regeleinrichtung an. Die Regeleinrichtung für lieh auch in der Abb. 1 dargestellt ist; den Abgasturbolader 7, 8 steht in wirkungsmiißigem

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Zusammenhang mit der Regeleinrichtung der Ein- kleinerung der Höchstbrennstoffmenge auf das Regelspritzbrennkraftmaschine 1, deren Brenristoffeinspritz- glied 18 der Brennstoffeinspritzpumpe 17 einwirkt. Zu pumpe mit 17 bezeichnet ist. . . diesem Zweck greift das Regelglied 18 der Brenn-Der auf das Regelglied 18 der Brennstoffeinspritz- Stoffeinspritzpumpe 17 an einem Additionshebel 40 pumpe 17 arbeitende, als Fliehkraftregler ausgebildete 5, an, dessen einer Hebelarm Berührung mit dem Drehzahlverstellregler 19 wird von der Kurbelwelle Höchstmengenbegrenzungsanschlag 30 und dessen 20 der Einspritzbrennkraftmaschine 1 aus über die anderer Hebelarm "Berührung mit dem Verstellglied Zahnräder 21, 22, 23 und 24 angetrieben. Als Dreh- 41 des Drehzahlreglers 39 hat. Die Berührung des zahlverstellglied dient ein Hebel 25, der bei .einem Additionshebels 40 mit dem Anschlag 30 ist durch Landfahrzeug, beispielsweise Lastkraftfahrzeug, Gleis- io eine Stelze 42 und die Berührung des Additionshebels kettenfahrzeug oder Schienentriebfahrzeug, als Fuß- 40 mit dem Verstellglied 41 durch eine Stelze 43 herhebel ausgebildet ist. Der Hebel 25 ist im Drehpunkt beigeführt. Die Stelze 43 liegt dabei nicht unmittelbar 26 ortsfest gelagert und wirkt auf die Reglerfeder 27 an dem Verstellglied.41 an, sondern an einem Querein, indem er diese mehr oder weniger spannt. Die hebel 44 des Verstellgliedes 41, der in einem orts-Feder 27 belastet die Reglermuffe 28, die mit dem 15 festen Drehpunkt 45 gelagert ist. Die Reglerfeder 46 Regelglied 18 der Brennstoffeinspritzpumpe verbun- des Drehzahlreglers 39 ist am Federteller 47 fest einden ist und auf die die Fliehgewichte 29 des Dreh- gestellt. 48 sind die Fliehgewichte des Drehzahlzahlverstellreglers 19 über Winkelhebel einwirken. feglers 39, die über Winkelhebel 49 auf die Regler-Einer höheren Spannung der Reglerfeder 27 ent- muffe 50 einwirken, die mit dem Regelglied 41 verspricht eine höhere Drehzahl der Einspritzbrenn- 20 bunden ist. Der Drehzahlregler 39 wird über Zahnkraftmaschine 1. ' räder 51 und 52 angetrieben. Das Zahnrad 52 steht Drehzahlverstellregler haben üblicherweise die mit dem Zahnrad 23 über eine Welle 53 in treibender Wirkung, daß bei einer Verstellung des Drehzahl- Verbindung.

verStellgliedes, nämlich des Hebels 25, in Richtung Der wirkungsmäßige Zusammenhang der Regelauf höhere Drehzahl die Fliehgewichte zunächst die 25 einrichtung der Einspritzbrennkraftmaschine 1 mit volle Füllung an der Brennstoffeinspritzpumpe ein- der Regelung des Abgasturboladers 7, 8 ist hergestellt stellen, um dann allmählich nach Erreichen der am durch eine an der Eingangswelle 16 angreifende Drehzahlverstellhebel 25 vorgewählten Drehzahl die Kurbel 54, die über eine Stange 55 an einem im Dreh-Füllung auf die für das Halten der vorgewählten punkt 56 ortsfest gelagerten Winkelhebel 57 angreift. Drehzahl entsprechende Füllung zu vermindern. 3" Der noch freie Hebel 58 des Winkelhebels 57 steh! in Diese Wirkung ist im Rahmen der Erfindung un-' gelenkiger Verbindung mit einer Stange 59, die zu erwünscht. Aus diesem Grunde wird bei der Kraft- einem Additionshebel 60 führt. Das eine Ende des anlage gemäß ,der Erfindung zusammen mit der Be- Additionshebels 60 hat im Drehpunkt 61 gelenkige tätigung des Drehzahlverstellhebels 25 ein auf das Verbindung mit einer Verlängerung des Verstell-Regelglied 18 der Brennstoffeinspritzpumpe 1 ein- 35 gliedes 41 des Drehzahlreglers 39, so daß auf diese wirkender Höchstmengenbegrenzungsanschlag 30 ver- Weise die Drehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine 1 schoben, der eine solche veränderliche Gestalt hat, als Regelgröße in die Regelung des Abgasturbodaß die Verschiebung des Regelgliedes 18 der Brenn- laders 7, 8 eingeht. Die Leitvorrichtungen 13 und 14 Stoffeinspritzpumpe 17 durch den Drehzahlverstell- des Abgasturboladers werden aber auch noch von regler 19 lediglich einer Füllung entspricht, die für 4° dem Regelglied 18 der Brennstoffeinspritzpumpe 17 das Halten der am Drehzahlverstellhebel 25 neu ein- beeinflußt, indem dieses zusammen mit dem Verstellgestellien Drehzahl notwendig ist. Wie die Abb. Ϊ glied 41 an dem Additionshebel 60 angreift. Es gezeigt, ist der verschiebbare Ansqhlag 30 nach einer schieht dies über einen mit dem Regelglied 18 ver-Raumkurve ausgebildet, und er wird auch noch in bundenen, im ortsfesten Drehpunkt 62 gelagerten Abhängigkeit vom Ladedruck des Aufladegebläses 8 45 Dpppelhebel 63 und eine Stange 64.
von einer Membrandose 31 bewegt. Die Membran- Wie bereits in der Einleitung zur Zeichnuhgsdose 31 wirkt über eine Zahnstange 32 und ein Zahn- beschreibung angedeutet ist, sind ohne von der Errad 33 auf eine Iängsverschiebliche Welle 34 ein, mit findung abzuweichen Änderungen der Regeleinrichwelcher zusammen der Anschlag 30 verschiebbar ist. tung möglich.

Zur Verschiebung des Anschlages30 vom Drehzahl- 5° In der Abb. 2 ist die Brennstoffeinspritzpumpe verstellhebel 25 aus greift an der verschiebbaren mit 65 bezeichnet. 66 ist ihr Regelglied, welches beWelle ein Winkelhebel 35 an, der über eine Stange 36 einflußt wird durch einen Drehzahlverstellregler 67. mit dem Drehzahlverstellhebel 25 in Verbindung Der Drehzahlverstellhebel des Drehzahlverstellreglers - steht. Die Membrandose 31 ist über eine Leitung 37 67 ist mit 68 bezeichnet. Der Drehzahlverstellregler mit dem Diffusor 38 des Aufladegebläses 8 ver- 55 67 wirkt über einen Kraftverstärker 69 auf das Regel-, bunden. Durch die Einwirkung des Ladedruckes des glied 66 der Brennstoffeinspritzpumpe 65. Um zu ver-Aufladegebläses 8 auf den Anschlag 30 geht in die hindern, daß beim Einstellen einer höheren Drehzahl Regelung der Einspritzbrennkraftmaschine 1 auch der am Drehzahlverstellhebel 68 der Drehzahlverstell-Ladedruck des Aufladegebläses 8 insofern ein, als regler 67 plötzlich volle Füllung gibt, ist in der Vereinem höheren Ladedruck eine höhere Füllung, ge- 60 bindung zwischen dem Kraftverstärker 69 und dem fördert durch die Brennstoffeinspritzpumpe 17, zu- Regelglied 66 ein Verzögerungskolben 70 eingebaut, geordnet ist. . . ■ Dieser Kolben wird zweckmäßigerweise so ausge-Die Regelung der Einspritzbrennkraftmaschine 1 bildet, daß er seine dämpfende Wirkung nur bei einer nach etwa gleichbleibender Leistung in der oberen Verstellung des Drehzahlverstellhebels 68 in ,Rich-Ilälfte des Drehzahlbereichs geschieht durch einen 65 tung auf höhere Drehzahl ausübt. Der Verzögerungsbesonderen Drehzahlregler 39, dessen Anordnung so kolben 70 arbeitet in einem mit Dämpfungsflüssiggelrafien ist, daß er mit ansteigender Drehzahl der keit gefüllten Zylinder 71, der gegen die Kraft einer ninspritzbrcnnkraftmaschine im Sinne einer Ver- ' Feder 72 verschiebbar ist. Die Verbindung von Kraft-.

verstärker 69 zum Regelglied 66 ist hergestellt durch Zahnrad 23 aus über eine Welle 118 angetrieben einen im festen Drehpunkt 73 gelagerten Doppelhebel wird. In die Welle 118 ist ein stufenlos regelbares 74, eine Stange 75 und einen Doppelhebel 76, der Getriebe 119 eingebaut, dessen Regelglied 120 über seinen Drehpunkt 77 am Regelglied 66 hat. Das freie eine Stange 121 mit einem winkeligen Ansatz 122 des Ende 78 des Doppelhebels 76 ist über eine Stange 79 5 Drehzahlverstellhebels 25 verbunden ist. Auf den verbunden mit einem im festen Drehpunkt 80 ge- Efebel 120 kann auch noch ein Impuls übertragen lagerten Doppelhebel 81, dessen freies Ende 82 ge- werden, der abhängig ist von der Drehzahl der Einlenkig an einer Stange 83 des Zylinders 71 angreift. spritzbrennkraftmaschine. Es müßte dann am Hebel' An der Stange 83 greift auch die Feder 72 an, die 120 ein Additionshebel angreifen,
sich gegen einen ortsfesten Anschlag 84 abstützt. Der 10 Wie schon erwähnt, erfolgt der Abtrieb der Diesel-Doppelhebel 74 greift über eine Schlaufe 85 an der maschine 1 über ein Leistungsverzweigungsplaneten-. Stange 86 des Kolbens 70 an, die zum Kraftverstärker getriebe 2. Es hat zwei Zweige, einen rein mecha-69 führt. ' " nischen und einen mechanisch-hydrodynamischen

Die Höchstmengenbegrenzung erfolgt wiederum Zweig. Der mechanische Zweig besteht nach A b b. 1

durch einen fest eingestellten Drehzahlregler 87, der 15 aus einem Teil des Planetengetriebes 123. Der me-

über einen Kraftverstärker 88 den Höchstmengen- chanisch-hydrodynamische Zweig besteht aus einem

begrenzungsanschlag 89 verschiebt, gegen den das anderen Teil des Planetengetriebes zusammen mit

Ende 90 des Regelgliedes 66 anstößt, dies jedoch einem Turbowandler 124, der mit einem Freilauf 125

nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung auf der Eingangswelle 126 zum Stuf engetriebe 3 sitzt,

eines Keilstückes 91, welches über eine Stange 92 20 Das Stufengetriebe 3 ist zweckmäßig als öldrucklast-

von einer Membrandose 93 betätigt wird, die über schaltbares Getriebe ausgebildet,

eine Leitung 94 mit dem Diffusor des Auflade- Getriebekombinationen der vorstehend näher er-

gebläses 8 in Verbindung steht. Auf diese Weise gehen wähnten Art sind an sich bekannt. Bei ihnen wird

in die Füllungsbegrenzung als Regelimpuls sowohl das von der Einspritzbrennkraftmaschihe 1 einge-

die Drehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine 1 als as leitete Drehmoment teilweise unmittelbar auf die

auch der Ladedruck des Aufladegebläses 8 ein. Abtriebswelle 126 bzw. 6 und zugleich über das

Der Kraftverstärker 88 ist deshalb vorgesehen, weil Pumpenrad 127 des Wandlers, die Betriebsflüssigder Drehzahlregler 87 auch zur Verstellung der Leit- keit, das Turbinenrad 128 und den Freilauf 125 auf vorrichtungen 13, 14 des Abgasturboladers 7, 8 dient. die Abtriebswelle 126 bzw. 6 übertragen. Damit er-Es geschieht dies dadurch, daß an der Stange 95, die 30 gibt sich eine Mischung der Wirkungsgrade des den Höchstmengenbegrenzungsanschlag89 trägt, im hydraulischen und des mechanischen Kraftweges, Punkt 96 ein doppelarmiger Hebel 97 angelenkt ist. d. h. eine erhebliche Wirkungsgradsteigerung gegen-Der doppelarmlgeHebel 97 steht an einem Ende über einem einfachen Drehmomentwandler. Das über eine Stange 98 mit der Kurbel 54 in Verbindung. vorgeschaltete Leistungsverzweigungsplanetengetriebe Das andere Ende 99 des doppelarmigen Hebels 97 35 123 bietet gleichzeitig die Möglichkeit, einen rein hat über eine Stange 100 Verbindung mit der Ver- mechanischen Gang dadurch zu erzielen, daß der mit längerung 101 des doppelarmigen Hebels 74. Da- der Wandlerpumpe 127 verbundene Teil 129 des durch wird die Forderung erfüllt, daß zur Regelung Leistungsverzweigungsplanetengetriebes 123 durch der Leitvorrichtungen 13, 14 des Abgasturbo- eine Bremse 130 festgebremst wird und das Turbinenladers 7, 8 neben der Drehzahl der Einspritzbrenn- 40 rad 128 des Wandlers sich über den vorgesehenen kraftmaschine 1 auch die jeweilige Stellung des Regel- Freilauf 125 selbsttätig auskuppelt. Die Umschaltung gliedes 66 der Brennstoffeinspritzpumpe 65 heran- zwischen dem mechanisch-hydraulischen und dem gezogen wird.· rein mechanischen Gang erfolgt automatisch in Ab-

Die Beanspruchung der Einspritzbrennkraft- hängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit einerseits maschine 1, die als Viertakt-Maschine ausgebildet 45 und der Stellung des Verstellhebels 25 an der Einist, erfolgt— wie schon gesagt — etwa bei der halben · spritzbrennkraftmaschine 1 andererseits. Hinter dem Höchstdrehzahl bis auf höchstmögliches p_e. Die be- Leistungsverzweigungsplanetengetriebe ist z. B. für sondere Art des Abgasturboladers erlaubt es, unter die Verwendung der Kraftanlage in einem Straßen-Umständen die Maschine auch bei höheren Dreh- fahrzeug das Nachschaltgetriebe 3 angeordnet, das zahlen bis an ihr äußerstes Vermögen zu belasten. 50 neben seinen Vorwärtsgängen auch einen Rückwärts-Aus diesem Grunde kann es sehr von Vorteil sein, gang hat. Durch die Erfindung werden in der Regel wenn die Einspritzbrennkraftmaschine 1 Arbeits- zwei Vorwärtsgänge ausreichend sein. Durch die kolben aufweist, die mit einer Vorrichtung zur selbst- immer vorhandene Verbindung der Abtriebswelle 126 tätigen. Veränderung des Verdichtungsraumes der Ar- bzw. 6 mit der Einspritzbrennkraftmaschine 1 läßt beitszylinder ausgerüstet sind, so daß der maximale 55 sich diese entweder allein oder unter gleichzeitiger Verbrennungsdruck in den Arbeitszylindern durch Mitbenutzung des Wandlers zur Bremsung heran-Veränderungen des Kompressionsverhältnisses in ziehen.

einem weiteren Drehzahlbereich und bei unterschied- Es wurde erkannt, daß der vorbeschriebene Geliehen Belastungen der Maschine im wesentlichen triebesatz bereits eine günstige Rückwirkung auf eine konstant gehalten werden kann. 60 normale nicht aufgeladene Einspritzbrennkraft-Damit die Hochaufladung der Einspritzbrennkraft- maschine hat, insofern, als der Getriebesatz imstande maschine 1 leichter möglich ist, ist in die Ladeleitung ist, bei aufkommender Last die Einspritzbrennkraft-12 ein Ladeluftkühler 115 eingebaut. Die Kühlung maschine in ihrer Drehzahl schnell zu drücken, so der Einspritzbrennkraftmaschine ist entsprechend daß sie bei Vollast in ihrem günstigsten Drehzahldem Betrieb nach gleichbleibender Leistung in der 65 bereich arbeitet, wodurch ein günstiger spezifischer oberen Hälfte des Drehzahlbcrcichs ebenfalls ge- Brennstoffverbrauch erzielt werden kann. Diese Wirrcgclt. Der Kühler ist in Abb. 1 mit 116 bezeichnet. kung wird bei der erfindungsgemäßen aufgeladenen Er wird durch einen Lüfter 117 betrieben, der vom Einspritzbrennkraftmaschinc noch erheblich verstärkt,

weil die bei aufkommender Last sehr schnelle Driikkung der Einspritzbrennkraftmaschine in ihrer Drehzahl, das gegenüber einer nicht aufgeladenen Einspritzbrennkraftmaschine sehr stark ansteigende Drehmoment zur Wirkung kommt und eine Überladung der Einspritzbrennkraftmaschine durch den Abgasturbolader vermieden jvird.

Nachstehend werden die vorteilhaften Wirkungen des Aufladegebläses 8 an Hand des Kennfeldes nach A b b. 3 erläutert. .

In Abb. 3 sind in der Senkrechten die Druckverhältnisse des Aufladegebläses 8 und in der Waagerechten der Luftdurchsatz des Aufladegebläses 8 aufgetragen. Im Kennfeld nach A b b. 3 lassen sich die Schlucklinien der Einspritzbrennkraftmaschine darstellen. Die Linie 131 stellt das Schluckvermögen der Einspritzbrennkraftmaschine 1 bei etwa der halben Höchstdrehzahl dar. Die Linie 132 gibt das Schluckvermögen der Einspritzbrennkraftmaschine 1. bei Höchstdrehzahl an. Was das Aufladegebläse 8 an- so geht, so sind für dieses unter Bezugnahme auf die vorerwähnten Schlucklinien, die Linien für die Pumpgrenzen und Kurvenscharen für die jeweiligen Wirkungsgrade des Aufladegebläses 8 eingezeichnet.

Die Linie, welche die Pumpgrenze des Aufladegebläses 8 im Betriebsbereich der halben Höchstdrehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine 1 wiedergibt, ist mit 133 bezeichnet; desgleichen gibt die . Linie 134 die Pumpgrenze des Aufladegebläses 8 im Bereich der Höchstdrehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine 1 wieder. Die Kurvenscharen, welche die Wirkungsgrade des Aufladegebläses 8 erkennen lassen, gehen jeweils von den Linien 131' und 134 aus. Es sei hier noch erwähnt, daß die Angaben für das Aufladegebläse 8 für den Bereich der halben Höchstdrehzahl durch gestrichelte Linien wiedergegeben sind; die entsprechenden Angaben für den Bereich der Höchstdrehzahl sind durch ausgezogene Linien wiedergegeben.

Aus der Abb. 3 ist ersichtlich, daß die Charakteristik des Aufladegebläses 8 durch den Diffusor-Leitapparat 14 in dem Arbeitsbereich der Einspritzbrennkraftmaschine 1 zwischen ihrer halben Höchstdrehzahl und ihrer Höchstdrehzahl stetig verändert wird. Von der halben Höchstdrehzahl der Einspritzbrennkraftmaschine 1 bis zu ihrer Höchstdrehzahl liegen die Pumpgrenzen zwischen den Linien 131 und 134, und demgemäß verschieben sich auch die Kurvenscharen für die Angabe des Wirkungsgrades des Aufladegebläses 8.

In A b b. 3 ist noch eine Linie 135 eingetragen.

Nach dieser Linie verläuft das maximale p_e der Ein-. spritzbrennkraftmaschine 1 im Drehzählbereich der Einspritzbrennkraftmaschine 1 zwischen ihrer halben Höchstdrehzahl und ihrer Höchstdrehzahl. Wie ersichtlich, bleibt diese Linie über einem weiten Bereich . im Gebiet guter Wirkungsgrade des Aufladegebläses 8.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Einspritzbrennkraftmaschine, die mit stark schwankender Drehzahl und Belastung betrieben wird und einen Abgasturbolader hat, der die Maschine bis zu einer Teildrehzahl, die etwa ihrer halben Höchstdrehzahl entspricht, mit dem höchstmöglichen Mitteldruck auflädt, wobei eine 6g Regeleinrichtung für die Kraftstoffzufuhr zur Maschine vorgesehen ist, die von der Teildrehzahl an bis zu der Höchstdrehzahl die Leistung der Maschine möglichst konstant hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbolader (7, 8) an sich für volle Leistung bei Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine bemessen ist, daß jedoch in an sich bekannter Weise die Abgasturbine (7) eine verstellbare Leitvorrichtung (13) und gegebenenfalls auch der Verdichter (8) eine verstellbare Diffusor-Leitvorrichtung (14) besitzt und daß eine oder beide Leitvorrichtungen durch die Regeleinrichtung für die Kraftstoffzufuhr so beeinflußt werden, daß die Querschnitte der Leitvorrichtungen von der Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine abwärts bis zur Teildrehzahl verändert werden.

2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (13) an der Turbine (7) von dem Regelglied (18) der Brennstoffeinspritzpumpe (17) beeinflußt wird, indem dieses zusammen mit dem Einstellglied (25) für die Drehzahl an einem Additionshebel (60) angreift, der mit dem Verstellglied (16) der Leitvorrichtung (13, 14) gekuppelt ist. .

3. Einspritzbrennkraftmaschine.. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide verstellbaren Leitvorrichtungen des Abgasturboladers (7, 8) neben der Abhängigkeit von der Drehzahl von dem Mengenregelglied (18) der Brennstoffeinspritzpumpe (17) beeinflußt werden, indem dieses zusammen mit dem Einstellglied (25) für die Drehzahl an einem Additionshebel (60) angreift, der mit dem Verstellglied (16) der Leitvorrichtungen (13, 14) gekuppelt ist und damit den Abgasturbolader (7) auch im Teillastbereich optimal zur Wirkung bringt.

4. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet, durch einen Drehzahlverstellregler (39), der auf das Regelglied (18) der Brennstoffeinspritzpumpe (17) einwirkt, deren Höchstmengenbegrenzurig durch einen verschiebbaren Anschlag (30) veränderlich ist, der unter dem Einfluß des Drehzahlverstellgliedes (25) steht.

5. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Anschlag (30) nach einer Raumkurve ausgebildet ist und in Abhängigkeit vom Ladedruck des Verdichters (8), z. B. über eine Membrandose (31), bewegt werden kann.

6. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (18) der Brennstoffeinspritzpumpe (17) im Bereich des Anschlages für die Höchstmengenbegrenzung an einen Additionshebel (40) angreift, dessen einer Hebelarm Kontakt mit dem Höchstmengenbegrenzungsanschlag (30) und dessen anderer Hebelarm Kontakt mit dem Verstellglied (41) eines weiteren Drehzahlreglers (39) hat, dessen Anordnung so getroffen ist, daß er mit ansteigender Drehzahl der Maschine im Sinne einer Verkleinerung der Brennstoffhöchstmenge auf das Regelglied (18) der Brennstoffeinspritzpumpe (17) einwirkt.

7. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kraftabgabe der Maschine (1) über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (2), dem auch ein Stufengetriebe (3) nachge-

•schaltet werden kann, erfolgt, wobei das Leistungsverzweigungsgetriebe (2) aus einem vorgeschalteten Planetengetriebe (123) und einem nachgeschalteten mechanischen Zweig mit gegebenenfalls auch ein oder mehr Schaltstufen und einem hydrodynamischen Turbowandler (124) besteht.

8. Einspritzbrennkraftmaschine nach. Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine elastische Kupplung (5) zwischen der Maschine (1) und dem Leistungsverzweigungsgetriebe (2). .

9. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanlage (116) der Maschine (1) mit konstanter Kühlleistung über den ganzen Drehzahlbereich der Maschine (1) arbeitet, indem z. B. der Lüfter (117) der Kühlanlage (116) durch ein regelbares Getriebe (119) angetrieben wird.

10. Einspritzbrennkraftmaschine nach den An-Sprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kühlanlage (116) in Abhängigkeit von der Motorleistung bzw. von Drehzahl und Einspritz-, menge auf den jeweils optimalen Leistungswert geregelt wird.

11. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladeluftkühler (115) vorgesehen wird, der in vorteilhafter Weise in der Ladeleitung (12) untergebracht sein kann.

12. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch Kolben mit einer Vorrichtung zur selbsttätigen Veränderung des Verdichtungsraumes der Zylinder, so daß der maximale Verbrennungsdruck im Zylinder durch Veränderungen des Kompressionsverhältnisses in einem weiten Drehzählbereich und bei unterschiedlichen Belastungen der Maschine (1) im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen