PL197396B1 - Sposób pracy silnika wysokoprężnego - Google Patents

Sposób pracy silnika wysokoprężnego

Info

Publication number
PL197396B1
PL197396B1 PL347373A PL34737399A PL197396B1 PL 197396 B1 PL197396 B1 PL 197396B1 PL 347373 A PL347373 A PL 347373A PL 34737399 A PL34737399 A PL 34737399A PL 197396 B1 PL197396 B1 PL 197396B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
gas
diesel engine
combustion chamber
air
additional
Prior art date
Application number
PL347373A
Other languages
English (en)
Other versions
PL347373A1 (en
Inventor
Ennio Codan
Hugo Fiedler
Ioannis Vlaskos
Original Assignee
Abb Turbo Systems Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Turbo Systems Ag filed Critical Abb Turbo Systems Ag
Publication of PL347373A1 publication Critical patent/PL347373A1/xx
Publication of PL197396B1 publication Critical patent/PL197396B1/pl

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00—Engines characterised by air-storage chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N9/00—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers
    • F02N9/04—Starting of engines by supplying auxiliary pressure fluid to their working chambers the pressure fluid being generated otherwise, e.g. by compressing air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

1. Sposób pracy silnika wysokopr eznego w któ- rym swie ze powietrze do spalania mieszanki paliwo- wo-powietrznej spr eza si e za pomoc a turbozespo lu laduj acego gazy odlotowe i przez co najmniej jeden wlot swie zego powietrza doprowadza powietrze do komory spalania jego cylindrów i przy rozruchu silni- ka wysokopr eznego do komory spalania doprowadza si e gaz dodatkowy jako gaz rozruchowy przez co najmniej jeden oddzielny wlot gazu dodatkowego za pomoc a co najmniej jednego oddzielnego za- woru gazu dodatkowego, za s w czasie pracy przy obci azeniu cz esciowym i ewentualnie obci azeniu przej sciowym silnika wysokopr eznego, przed za- p lonem mieszanki paliwowo-powietrznej, do ko- mory spalania doprowadza si e dodatkowo zawie- raj acy tlen gaz dodatkowy przez co najmniej jeden z oddzielnych wlotów gazu dodatkowego, zna- mienny tym, ze w czasie pracy przy obci azeniu cz esciowym i ewentualnie obci azeniu przej scio- wym silnika wysokopr eznego (1, 1') zawieraj acy tlen gaz dodatkowy (19) doprowadza si e do komo- ry spalania (6) po zamkni eciu wlotu swie zego powietrza (VE, SE). PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197396 B1 (21) Numer zgłoszerna: 347373 (22) Data zgłoszenia: 19.10.1999 (51) Int.CI.
F02B 29/00 (2007.10) (86) Date i numer zgłoszema międzynaroclowego: F02M23/00 (0006.01)
19.10.1999, PCT/CH99/00495 F02N 9/04 (2007.10) (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
27.04.2000, WO00/23697 PCT Gazette nr 17/00 (54)
Sposób pracy silnika wysokoprężnego
(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo: ABB TURBO SYSTEMS AG,Baden,CH
21.10.1998,DE,19848418.6 (72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.04.2002 BUP 08/02 Ennio Codan,Hausen bei Brugg,CH Hugo Fiedler,Neuwittenbek,DE Ioannis Vlaskos,Fislisbach,CH
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2008 WUP 03/08 (74) Pełnomocnik: Słomczyńska Elżbieta, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
(57) 1i Sposób pracy silnika wysokoprężnego w którym świeże powietrze do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej spręża się za pomocą turbozespołu ładującego gazy odlotowe i przez co najmniej jeden wlot świeżego powietrza doprowadza powietrze do komory spalania jego cylindrów i przy rozruchu silnika wysokoprężnego do komory spalania doprowadza się gaz dodatkowy jako gaz rozruchowy przez co najmniej jeden oddzielny wlot gazu dodatkowego za pomocą co najmniej jednego oddzielnego zaworu gazu dodatkowego, zaś w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego, przed zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej, do komory spalania doprowadza się dodatkowo zawierający tlen gaz dodatkowy przez co najmniej jeden z oddzielnych wlotów gazu dodatkowego, znamienny tym, że w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego (1, 1') zawierający tlen gaz dodatkowy (19) doprowadza się do komory spalania (6) po zamknięciu wlotu świeżego powietrza (VE, SE).
PL 197 396 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób pracy silnika wysokoprężnego.
Z publikacji Proc Instn Mech Engrs 1973, tom 187 35/73, str. 425-434, jest znane doprowadzanie do kompresora turbozespołu ładującego dodatkowego powietrza ze zbiornika sprężonego powietrza, aby za pomocą tego dodatkowego powietrza wyeliminować niedostatek powietrza do spalania przy częściowym obciążeniu, a zwłaszcza przy zmniejszonej liczbie obrotów silnika i w stanie przejściowym. Niedogodność polega przy tym na tym, że to dodatkowe powietrze wywołuje drgania łopatek w kole sprężania kompresora. Przy przyspieszaniu tego koła pojawia się niepożądana zwłoka czasowa.
W podręczniku technicznym Silniki wysokoprężne, wydanym przez prof. dr inż. Rudolfa Sperbera, 4 wydanie, VEB Verlag Technik, Berlin, 1986, str. 99-108, podaje się kilka rodzajów rozruchu w celu doprowadzenia silnika wysokoprężnego do takiej liczby obrotów przy rozruchu, która jest niezbędna do samozapłonu paliwa. Przy większych silnikach stosuje się rozruch za pomocą sprężonego powietrza z butli powietrza rozruchowego pod ciśnieniem 3 MPa poprzez zawór redukcyjny, centralny rozdzielacz powietrza i zawory rozruchowe umieszczone w głowicach cylindrów. Zawory rozruchowe są obciążonymi sprężyną zaworami zwrotnymi, które przy stosowanych zapłonach natychmiast zamykają się, a przy silnikach nawrotnych są sterowane poprzez wałek krzywkowy. Na początku rozruchu silnik wysokoprężny pracuje jako silnik pneumatyczny. Napełnianie butli powietrza rozruchowego może odbywać się poprzez zawór tłoczny cylindra silnika albo przez sprężarkę ustawioną niezależnie od silnika. Brak jest tu informacji o doprowadzanie dodatkowego powietrza po uruchomieniu silnika.
Ze szwajcarskiego opisu patentowego nr CH 624182 A5 jest znany wielocylindrowy silnik wysokoprężny, w którym przy rozruchu, a także przy pracy z częściowym obciążeniem, w niektórych jednostkach cylindrowych wyższe sprężanie, a przez to i lepsze warunki zapłonu, osiąga się przez to, że pozostałe jednostki cylindrowe wykorzystuje się jako sprężarkę. Niedogodność polega tu na tym, że w czasie tej pracy tylko część cylindrów silnika pozostaje do dyspozycji w celu uzyskania pożądanej mocy.
Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0367406 A2 wiadomo, że zwiększenie ciśnienia w cylindrze silnika wysokoprężnego uzyskuje się za pomocą turbozespołu ładującego, który napędza się przez gazy wydechowe silnika. Na wale turbozespołu ładującego znajduje się wirnik maszyny elektrycznej, który przy rozruchu względnie przy przekroczeniu zadanej minimalnej liczby obrotów silnika wysokoprężnego pracuje jako silnik zasilany z obcego źródła, a w pozostałych przypadkach jako generator. Takie rozwiązanie jest jednak bardzo kosztowne.
Z publikacji Hansa-Josefa Schiffgensa Die Entwicklung des neuen MAN B&W Diesel-Gas-Motors 32/40 DG w: MTZ Motortechnische Zeitschrift 58 (1997) 10, str. 584-590 jest znany silnik gazowo-wysokoprężny, w którym do kanału wlotowego powietrza silnika wysokoprężnego gaz palny wprowadza się pod stosunkowo niskim ciśnieniem.
Z opisu patentowego FR-A-2 358 562 znany jest sposób pracy silnika wysokoprężnego, w którym świeże powietrze do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej spręża się za pomocą turbozespołu ładującego gazy odlotowe i doprowadza powietrze do komory spalania jego cylindrów. Przy rozruchu silnika wysokoprężnego do komory spalania doprowadza się również gaz dodatkowy, przy czym w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego, przed zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej, do komory spalania doprowadza się dodatkowo zawierający tlen gaz dodatkowy.
W celu polepszenia przyspieszenia i obniżenia zmniejszenia liczby obrotów przy nagłym przyjęciu obciążenia przez silnik wysokoprężny, przy otwartych normalnych zaworach ssących, wprowadza się do cylindrów przez zawory ssące i dalsze zawory wlotowe powietrza ciśnienie powietrza z dodatkowego zasobnika powietrza. Przy takim rozwiązaniu dochodzi jednak do możliwych strumieni wstecznych, a poza tym sprężarka mogłaby wpaść w tryb pompowania, dlatego ciśnienie musi być dobrze wyregulowane.
Zawór gazowy steruje się elektronicznie, otwiera hydraulicznie i zamyka siłą sprężyny.
Między innymi z książki K. Zinnera Aufladung von Verbrennungsmotoren, 2 wydanie, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1980, str. 221-228, jest znany tak zwany proces Millera. W tym procesie zawór wlotowy powietrza zamyka się przed dolnym punktem zwrotnym tłoka silnika wysokoprężnego. Przy pracy silnika w procesie Millera ze stałymi czasami sterowania mogą w dolnym obszarze obciążenia wystąpić zjawiska poważnego braku powietrza.
PL 197 396 B1
Celem wynalazku jest opracowanie oszczędnego sposobu pracy silnika wysokoprężnego, w którym także i przy obciążeniu częściowym oraz przy przejściowych stanach roboczych pozostaje do dyspozycji we wszystkich cylindrach wystarczająca ilość powietrza do spalania.
Sposób pracy silnika wysokoprężnego w którym świeże powietrze do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej spręża się za pomocą turbozespołu ładującego gazy odlotowe i przez co najmniej jeden wlot świeżego powietrza doprowadza powietrze do komory spalania jego cylindrów i przy rozruchu silnika wysokoprężnego do komory spalania doprowadza się gaz dodatkowy jako gaz rozruchowy przez co najmniej jeden oddzielny wlot gazu dodatkowego za pomocą co najmniej jednego oddzielnego zaworu gazu dodatkowego, zaś w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego, przed zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej, do komory spalania doprowadza się dodatkowo zawierający tlen gaz dodatkowy przez co najmniej jeden z oddzielnych wlotów gazu dodatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego zawierający tlen gaz dodatkowy doprowadza się do komory spalania po zamknięciu wlotu świeżego powietrza.
Zawierający tlen gaz dodatkowy w czasie pracy przy częściowym obciążeniu i ewentualnie obciążeniu częściowym silnika wysokoprężnego doprowadza się do komory spalania po zamknięciu zaworu wylotowego powietrza.
Zawierający tlen gaz dodatkowy doprowadza się do komory spalania w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego, przed wtryskiem do tej komory spalania paliwa do silników wysokoprężnych.
Gaz dodatkowy w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego doprowadza się do tej komory spalania co najwyżej do czasowego punktu zapłonu.
Gaz dodatkowy doprowadza się do komory spalania jednocześnie przez kilka wlotów gazu dodatkowego.
Gaz dodatkowy doprowadza się do komory spalania w czasie procesów przejściowego obciążania silnika wysokoprężnego pod ciśnieniem w granicach od 1,5 do 3 MPa.
Gaz dodatkowy doprowadza się do komory spalania w czasie stacjonarnego częściowego obciążenia silnika wysokoprężnego pod ciśnieniem w granicach od 100 do 800 kPa.
Gaz dodatkowy zasysa się z otoczenia silnika wysokoprężnego albo z wyjścia kompresora turbozespołu ładującego gazy odlotowe przez cylindry silnika wysokoprężnego.
Jedna z zalet wynalazku polega na tym, że silnik wysokoprężny pracuje lepiej przy wszystkich stanach roboczych, a zwłaszcza na tym, że zmniejsza się emisje i obciążenia termiczne.
Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem wynalazku można wykorzystać wszystkie urządzenia do rozruchu, a także do pracy po nim, i przewidzieć na każdy cylinder silnika wysokoprężnego więcej wlotów gazu rozruchowego i dodatkowego.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie 4-suwowy silnik wysokoprężny z turbozespołem ładującym gazy odlotowe i kilkoma wlotami gazu na cylinder do gazu rozruchowego i dodatkowego, fig. 2 - otwarte powierzchnie zaworów w zależności od kąta obrotu korby, fig. 3 - ciśnienie w cylindrach w zależności od kąta obrotu korby dla biegu jałowego i pełnego obciążenia silnika według fig. 1, fig. 4 - wykres mocy silnika wysokoprężnego według fig. 1, odniesionej do wartości znamionowej, w zależności od czasu, fig. 5 - wykres liczby obrotów, odniesionej do wartości znamionowej, i skutecznego średniego ciśnienia w cylindrze silnika wysokoprężnego według fig. 1 w zależności od czasu, fig. 6 - wykres stosunku spalania przy 4-suwowym silniku wysokoprężnym według fig. 1 w zależności od czasu, fig. 7 - schematycznie 2-suwowy silnik wysokoprężny z kilkoma wlotami gazu na cylinder dla gazu rozruchowego i dodatkowego, fig. 8 - otwarte powierzchnie zaworów 2-suwowego silnika wysokoprężnego według fig. 7 w zależności od kąta obrotu korby.
Na fig. 1 przedstawiono schematycznie n-cylindrowy, 4-suwowy silnik wysokoprężny 1 z n takimi samymi jednostkami cylindrowymi silnika Z1 - Zn, przy czym jeden cylinder Z1 jest przedstawiony bliżej w przekroju i w widoku z góry. Cylinder Z1 ma tłok 2, który poprzez korbowód 3 i korbę 4 jest połączony przegubowo z wałem napędowym 5 silnika. Kąt obrotu φ korby 4 zaczyna się w górnym punkcie zwrotnym OT tłoka 2 z 0° i rośnie zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara, przy czym w dolnym punkcie zwrotnym UT tłoka 2 osiąga wartość kąta 180°. Cylinder Z1 silnika ma ponadto komorę spalania 6, która po stronie głowicy cylindra Z1 poprzez wlot świeżego powietrza E w postaci
PL 197 396 B1 łączy się z przewodem zasysającym świeże powietrze 8, a przez wylot gazów odlotowych A z przewodem gazów odlotowych 9. Wlot świeżego powietrza E jest zamykany przez sterowany zawór wlotowy powietrza VE, a wylot gazów odlotowych A przez sterowany zawór wylotowy powietrza VA. Dysza wtryskowa paliwa 7, umieszczona również po stronie głowicy cylindra, służy do wtryskiwania paliwa do silników wysokoprężnych krótko przed osiągnięciem czasowego punktu zapłonu φζ (porównaj fig. 2), względnie przed osiągnięciem temperatury zapłonu w komorze spalania 6.
Gazy odlotowe 15 wypływające przez wylot gazów odlotowych z komory spalania 6 po suwie pracy 4-suwowego silnika wysokoprężnego 1 wykorzystuje się przewodem gazów odlotowych 9 do napędzania turbiny 11 turbozespołu ładującego gazy odlotowe 10. Na wałku turbozespołu ładującego gazy odlotowe 10 mocuje się kompresor 13, który spręża świeże powietrze 14 i poprzez chłodnicę powietrza K w przewodzie zasysającym świeże powietrze 8 doprowadza je do wlotu świeżego powietrza E. Na tym wałku można umocować także wirnik silnika elektrycznego 12, który przy rozruchu 4-suwowego silnika wysokoprężnego 1 pracuje jako silnik, a następnie jako generator.
Cylinder Z1 silnika ma ponadto po stronie głowicy dwa oddzielne wloty gazu względnie wloty gazu dodatkowego E1a i E1b względnie wloty gazu rozruchowego do powietrza pod ciśnieniem względnie gazu dodatkowego względnie gazu rozruchowego 19, które w danym przypadku mają mniejszy przekrój otworu niż wlot świeżego powietrza E. Te wloty gazu dodatkowego E1a, E1b są zamykane przez sterowane zawory zwrotne względnie zawory gazu dodatkowego V1a, V1b względnie zawory rozruchowe. Gaz dodatkowy 19 doprowadza się z butli gazu pod ciśnieniem względnie z zapasowego zbiornika gazu 16 z ciśnieniem gazu zwykle 3 MPa poprzez zawór redukcyjny ciśnienia względnie zawór regulacyjny 17 gazu pod ciśnieniem do rozdzielacza powietrza zasilającego względnie rozdzielacza gazu 18 rozruchowego, skąd poprzez przewody powietrza pod ciśnieniem względnie przewody gazu pod ciśnieniem L1a, L1b, Ln dochodzi do wlotów gazu dodatkowego E1a, E1b cylindrów Z1 - Zn silnika. Na każdy cylinder Z1 - Zn silnika można przewidzieć jeden albo więcej wlotów gazu dodatkowego E1 a, E1b i zaworów gazu dodatkowego V1 a, V1b.
Na fig. 2 przedstawiono wykres kolejności otwierania się zaworów wylotowego powietrza VA, wlotowego powietrza VE i zaworu gazu dodatkowego V1a, przy czym na odciętej naniesiony jest kąt obrotu φ korby 4 w stopniach, a na rzędnej powierzchnia otworu wlotu świeżego powietrza Fe w dowolnych jednostkach. Płaska krzywa 20 dla zaworu wylotowego powietrza VA pokazuje, że zawór zaczyna się otwierać przed dolnym punktem zwrotnym UT i jest całkowicie otwarty pomiędzy dolnym punktem zwrotnym UT i górnym punktem zwrotnym OT. Krótko potem zamyka się on i kończy w ten sposób fazę wydechu. Płaska krzywa 21 dla zaworu wlotowego powietrza VE pokazuje, że zawór zaczyna otwierać się krótko przed górnym punktem zwrotnym OT, pozostaje całkowicie otwarty na krótko przed następującym potem dolnym punktem zwrotnym UT i krótko potem jest zamknięty. W ten sposób kończy się faza zasysania zaworu wlotowego powietrza VE. Po zamknięciu tego zaworu wlotowego powietrza VE zaczynają się otwierać zawory gazu dodatkowego V1a, V1b według płaskiej krzywej 22, przy czym dla przejrzystości zaznaczony jest tylko zawór gazu dodatkowego V1a. Te zawory gazu dodatkowego V1a, V1b zamykają się na krótko przed osiągnięciem następnego górnego punktu zwrotnego OT, a przed rozpoczęciem się zapłonu w czasowym punkcie zapłonu φζ, przez co kończy się faza sprężania. Te zawory rozruchowe względnie zawory gazu dodatkowego V1a, V1b zamykają się korzystnie przed rozpoczęciem się wtrysku paliwa do silników wysokoprężnych. W czasie otwierania się tych zaworów gazu dodatkowego V1a, V1b powietrze pod ciśnieniem względnie gaz rozruchowy albo gaz dodatkowy 19 dochodzi bez zwłoki do komory spalania 6 cylindra Z1 i eliminuje tam niepożądany brak powietrza do spalania.
Zaznaczona linią kreskową płaska krzywa 23 dla zaworów gazu dodatkowego V1a, V1b pokazuje otwieranie się zaworów gazu dodatkowego V1a, V1b przy rozruchu 4-suwowego silnika wysokoprężnego (1).
Na fig. 3 przedstawiono ciśnienie w komorze spalania p6 w zależności od kąta obrotu φ korby 4 dla pracy przy biegu jałowym w postaci krzywej ciśnienia 24 i dla pracy przy pełnym obciążeniu w postaci krzywej ciśnienia 25. Widać, że przy pełnym obciążeniu ciśnienie w komorze spalania p6 3 MPa osiąga się wcześniej niż przy biegu jałowym. Zawory gazu dodatkowego V1a, V1b muszą zamknąć się najpóźniej po osiągnięciu ciśnienia gazu dodatkowego 19 w komorze spalania 6.
Na fig. 4 przedstawiono symulowany komputerowo stosunek mocy P do mocy znamionowej Pn w zależności od czasu dla 4-suwowego silnika wysokoprężnego 1 w postaci odniesionych do wartości znamionowych krzywych mocy 29-31 silnika i w postaci odniesionych do wartości znamionowych krzywych 32-34 mocy użytkownika, przy czym krzywe mocy 31 i 34 ciągłe są związane z brakiem
PL 197 396 B1 stosowania gazu dodatkowego 19, a krzywe mocy 29 i 32 kreskowe są związane z zastosowaniem według wynalazku gazu dodatkowego 19. Krzywe mocy 30 i 33 punktowe wyniknęły z konwencjonalnego doprowadzenia do kompresora 13 gazu dodatkowego 19, jak jest to zaznaczone na fig. 1 przez punktowo przedstawiony przewód gazu pod ciśnieniem L. Widać stąd, że moc znamionową PN osiąga się najszybciej sposobem według wynalazku.
Na fig. 5 przedstawiono w sposób symulowany komputerowo stosunek liczby obrotów wału napędowego 5 silnika względnie liczby obrotów n5 silnika do znamionowej liczby obrotów nN w zależności od czasu t dla 4-suwowego silnika wysokoprężnego 1 w postaci odniesionych do wartości znamionowych krzywych 35 - 37 i skutecznego średniego ciśnienia pme w komorze spalania 6 w MPa w postaci krzywych 38 - 40 skutecznego średniego ciśnienia względnie krzywych średniego ciśnienia, przy czym krzywe 37 i 40 przedstawione linią ciągłą wynikają z braku stosowania gazu dodatkowego 19, a krzywe 35 i 38 przedstawione linią kreskową wynikają ze stosowania według wynalazku gazu dodatkowego 19. Krzywe 36 i 39 przedstawione linią punktową wynikają z konwencjonalnego doprowadzenia do kompresora 13 gazu dodatkowego 19. Widać stąd, że znamionową liczbę obrotów nN osiąga się najszybciej za pomocą sposobu według wynalazku.
Na fig. 6 przedstawiono w sposób symulowany komputerowo stosunek spalania λν w zależności od czasu t dla 4-suwowego silnika wysokoprężnego 1 w postaci krzywych 41 - 43, przy czym krzywa 43 przedstawiona linią ciągłą wynika z braku stosowania gazu dodatkowego 19, a krzywa 41 przedstawiona linią kreskową wynika z zastosowania według wynalazku gazu dodatkowego 19. Krzywa 42 przedstawiona linią punktową wynika z konwencjonalnego doprowadzania dodatkowym przewodem gazu pod ciśnieniem L do kompresora 13 gazu dodatkowego 19. Dla stosunku spalania λν obowiązuje zależność:
λ = mLZ/ (mB · Lmjn) przy czym mLz oznacza masę powietrza doprowadzoną do komory spalania 6, mB oznacza doprowadzoną masę paliwa, a Lmin oznacza stechiometryczny stosunek powietrze/paliwo do silników wysokoprężnych, to jest minimalną ilość powietrza, która jest konieczna do spalenia paliwa. Widać stąd, że stacjonarną wartość końcową stosunku spalania λν osiąga się najszybciej sposobem według wynalazku. t = 2 s oznacza w przypadku fig. 4-6 punkt czasowy włączenia obciążenia. Jeżeli w punkcie czasowym t = 2s zwiększa się przez doprowadzenie gazu dodatkowego 19 ilość powietrza w cylindrach Z1 - Zn silnika o 10%, to osiąga się w ten sposób do punktu czasowego t = 6 s zwiększenie stosunku spalania (λν) o 150%. Gaz dodatkowy 19 w postaci powietrza umożliwia spalanie dodatkowego paliwa do silników wysokoprężnych. Stąd wynika większe przyspieszenie turbozespołu ładującego gazy odlotowe 10.
Na fig. 7 przedstawiono schematycznie 2-suwowy silnik wysokoprężny 1', do którego również stosuje się sposób według wynalazku. W głowicy cylindra Z1' silnika są umieszczone kołowo wokół centralnego wylotu gazów odlotowych A dysze wtryskowe paliwa 7a, 7b, 7c i zawory gazu dodatkowego V1a, V1b, V1c. SE oznacza jeden z kilku bocznych wlotów świeżego powietrza względnie szczelin wlotowych świeżego powietrza.
Na fig. 8 przedstawiono odpowiadającą fig. 2 czasową kolejność otwierania się zaworów VA i V1a oraz wlotów świeżego powietrza SE 2-suwowego silnika wysokoprężnego 1', przy czym na odciętej jest naniesiony kąt obrotu φ korby 4 w stopniach, a na rzędnej w dowolnych jednostkach powierzchnię otworu wlotu świeżego powietrza Fe. Płaska krzywa 26 dla zaworu wylotowego powietrza VA pokazuje, że ten zawór zaczyna się otwierać przed dolnym punktem zwrotnym UT w pierwszym położeniu kątowym φ1 korby 4 i zamyka się w takim samym odstępie kątowym za tym dolnym punktem zwrotnym UT. Płaska krzywa 27 dla szczeliny wlotu świeżego powietrza SE, pokazuje, że zaczyna się ona otwierać przed dolnym punktem zwrotnym UT w drugim położeniu kątowym korby φ2, po położeniu kątowym φ1 korby 4, i zamykać w takim samym odstępie kątowym za tym dolnym punktem zwrotnym UT. Po zamknięciu tej szczeliny wlotu świeżego powietrza SE zaczynają się otwierać zawory gazu dodatkowego V1a, V1 b, V1c zgodnie z płaską krzywą 28', przy czym dla przejrzystości zaznaczony jest tylko jeden zawór gazu dodatkowego V1a. Te zawory gazu dodatkowego V1a, V1b, V1c zamykają się krótko przed osiągnięciem następnego górnego punktu zwrotnego OT i przed rozpoczęciem się zapłonu w punkcie zapłonu φζ, przez co kończy się faza sprężania. Otwieranie zaworów gazu dodatkowego V1a, V1b, V1c rozpoczyna się korzystnie po zamknięciu zaworu wylotowego powietrza VA, jak jest to przedstawione płaską krzywą 28. Płaska krzywa 28'' przedstawiona linią kreskową pokazuje otwieranie się zaworów rozruchowych względnie zaworów gazu dodatkowego V1a, V1b, V1c przy rozruchu 2-suwowego silnika wysokoprężnego (1').
PL 197 396 B1
Ważne jest, że gaz dodatkowy 19 i zawory gazu dodatkowego V1a, V1b, V1c wykorzystuje się nie tylko do rozruchu silników wysokoprężnych 1, 1', lecz także, ze zmienionymi czasami sterowania, do doprowadzenia dodatkowego powietrza po rozruchu w czasie normalnej pracy.
Wynalazek stosuje się także przy silnikach wysokoprężnych 1, 1' bez gazu rozruchowego-rozruchu.
Gaz dodatkowy 19 doprowadza się do komory spalania 6 silnika wysokoprężnego 1, 1' podczas przejściowych procesów obciążenia pod ciśnieniem w granicach od 0,6 do 3 MPa.
W czasie stacjonarnego częściowego obciążenia silnika wysokoprężnego 1, 1' gaz dodatkowy 19 doprowadza się do komory spalania (6) pod ciśnieniem w granicach od 100 do 800 kPa.
Przy pracy silnika wysokoprężnego 1, 1' według tak zwanego procesu Millera w dolnym zakresie obciążenia do 50% obciążenia znamionowego ten dodatkowy gaz można zasysać bez nadciśnienia przez cylindry Z1, Z1', Zn silnika wysokoprężnego 1, 1'. Przy tym zawór regulacyjny 17 gazu pod ciśnieniem jest według fig. 1 zamknięty, a zawór 17a do wpuszczania świeżego powietrza 14 jest otwarty. Jeżeli silniki wysokoprężne 1, 1' pracują tylko według procesu Millera bez nadciśnienia, to zawory 17 i 17a oraz zapasowy zbiornik gazu 16 są zbyteczne. Gaz dodatkowy 19 można zasysać z otoczenia silnika wysokoprężnego 1, 1' albo z wyjścia kompresora 13 turbozespołu ładującego gazy odlotowe 10 przez cylindry Z1, Z1', Zn silnika wysokoprężnego 1, 1'.

Claims (8)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. siinika w którym świeże powietrzedo mieszanki paliwowo-powietrznej spręża się za pomocą turbozespołu ładującego gazy odlotowe i przez co najmniej jeden wlot świeżego powietrza doprowadza powietrze do komory spalania jego cylindrów i przy rozruchu silnika wysokoprężnego do komory spalania doprowadza się gaz dodatkowy jako gaz rozruchowy przez co najmniej jeden oddzielny wlot gazu dodatkowego za pomocą co najmniej jednego oddzielnego zaworu gazu dodatkowego, zaś w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego, przed zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej, do komory spalania doprowadza się dodatkowo zawierający tlen gaz dodatkowy przez co najmniej jeden z oddzielnych wlotów gazu dodatkowego, znamienny tym, że w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego (1, 1') zawierający tlen gaz dodatkowy (19) doprowadza się do komory spalania (6) po zamknięciu wlotu świeżego powietrza (VE, SE).
  2. 2. Sposób według 1, znamienny tym, że zawieeający tlen gaz dodatkowy (19) w czasie pracy przy częściowym obciążeniu i ewentualnie obciążeniu częściowym silnika wysokoprężnego (1, 1') doprowadza się do komory spalania (6) po zamknięciu zaworu wylotowego powietrza (VA).
  3. 3. Sposób według ζ33^ζ. 1, znamienny tym, że zawierający tten gaz dodatkowy 0θ) dza się do komory spalania (6) w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego (1, 1'), przed wtryskiem do komory spalania (6) paliwa do silników wysokoprężnych.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że gaz dodatkowy (19) w czasie pracy przy obciążeniu częściowym i ewentualnie obciążeniu przejściowym silnika wysokoprężnego (1, 1') doprowadza się do komory spalania (6) co najwyżej do czasowego punktu zapłonu (φζ).
  5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że gaz dodatkowy (19) doprowadza się do tej komory spalania (6) jednocześnie przez kilka wlotów gazu dodatkowego (E1a, E1 b).
  6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że gaz dodatkowy (19) doprowadza się do tej komory spalania (6) w czasie procesów przejściowego obciążania silnika wysokoprężnego (1, 1') pod ciśnieniem w granicach od 1,5 do 3 MPa.
  7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że gaz dodatkowy (19) doprowadza się do tej komory spalania (6) w czasie stacjonarnego częściowego obciążenia silnika wysokoprężnego (1, 1') pod ciśnieniem w granicach od 100 do 800 kPa.
  8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz dodatkowy (19) zasysa się z otoczenia (14) silnika wysokoprężnego (1, 1') albo z wyjścia kompresora (13) turbozespołu ładującego gazy odlotowe (11) przez cylindry (Z1, Z1', Zn) silnika wysokoprężnego (1, 1').
PL347373A 1998-10-21 1999-10-19 Sposób pracy silnika wysokoprężnego PL197396B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19848418A DE19848418A1 (de) 1998-10-21 1998-10-21 Verfahren zum Betrieb einer Dieselbrennkraftmaschine
PCT/CH1999/000495 WO2000023697A1 (de) 1998-10-21 1999-10-19 Verfahren zum betrieb einer dieselbrennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL347373A1 PL347373A1 (en) 2002-04-08
PL197396B1 true PL197396B1 (pl) 2008-03-31

Family

ID=7885113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL347373A PL197396B1 (pl) 1998-10-21 1999-10-19 Sposób pracy silnika wysokoprężnego

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6571770B1 (pl)
EP (1) EP1127217B1 (pl)
JP (1) JP2002527672A (pl)
KR (1) KR100701841B1 (pl)
CN (1) CN1123678C (pl)
AT (1) ATE258648T1 (pl)
AU (1) AU6075699A (pl)
DE (2) DE19848418A1 (pl)
DK (1) DK1127217T3 (pl)
ES (1) ES2215402T3 (pl)
NO (1) NO330462B1 (pl)
PL (1) PL197396B1 (pl)
RU (1) RU2230914C2 (pl)
WO (1) WO2000023697A1 (pl)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10205967A1 (de) * 2002-02-14 2003-08-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Öffnung eines Einlassventils einer Brennkraftmaschine
US6848413B1 (en) * 2003-12-04 2005-02-01 Mack Trucks, Inc. Method for homogenous charge compression ignition start of combustion control
US7171924B2 (en) * 2004-07-30 2007-02-06 Caterpillar Inc Combustion control system of a homogeneous charge
US7146959B2 (en) * 2004-12-28 2006-12-12 Detroit Diesel Corporation Battery voltage threshold adjustment for automatic start and stop system
US7036477B1 (en) 2004-12-28 2006-05-02 Detroit Diesel Corporation Engine run time change for battery charging issues with automatic restart system
US7003395B1 (en) 2004-12-28 2006-02-21 Detroit Diesel Corporation Automatic thermostat mode time limit for automatic start and stop engine control
US7743753B2 (en) 2008-03-31 2010-06-29 Caterpillar Inc Ignition system utilizing igniter and gas injector
DE102011003909B4 (de) * 2011-02-10 2018-05-30 Man Diesel & Turbo Se Zweitaktbrennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
FR2973447B1 (fr) * 2011-03-31 2015-07-17 Renault Sa Procede de demarrage d'un moteur thermique a pistons en utilisant de l'air comprime et moteur
FI123065B (fi) 2011-05-17 2012-10-31 Waertsilae Finland Oy Monisylinterinen mäntämoottori
GB2511131B (en) * 2013-02-26 2019-09-18 Ford Global Tech Llc Compression ignition engine operable in a low temperature combustion mode
EP2811136A1 (en) * 2013-06-04 2014-12-10 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Method for operating internal combustion engines
DE102013009430A1 (de) * 2013-06-05 2014-12-24 Man Diesel & Turbo Se Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
FR3014501B1 (fr) 2013-12-05 2015-12-18 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede d'aide au demarrage pour moteur hybride pneumatique
DK178404B1 (en) * 2014-07-17 2016-02-08 Man Diesel & Turbo Deutschland Large slow-running turbocharged two-stroke self-igniting internal combustion engine with a starting air system
WO2017188671A1 (ko) * 2016-04-25 2017-11-02 김진수 공압에 의한 흡기압력 증대장치
DE102016120958A1 (de) * 2016-11-03 2018-05-03 Abb Turbo Systems Ag Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine
CN108869103B (zh) * 2018-07-17 2024-04-16 广东工业大学 一种发动机增压进气***
EP3715621A1 (de) * 2019-03-29 2020-09-30 ABB Schweiz AG Luftzuführsystem für einen verbrennungsmotor
CN113719390B (zh) * 2021-09-07 2022-12-06 中船动力研究院有限公司 一种冗余起动柴油机及冗余起动柴油机的控制方法
CN114233531B (zh) * 2021-12-08 2023-06-23 潍柴动力股份有限公司 一种空气分配器、补气***及船用发动机

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1176252A (en) * 1911-08-23 1916-03-21 Busch Sulzer Bros Diesel Engine Co Oil-engine.
DE2632015A1 (de) * 1976-07-16 1978-01-19 Motoren Turbinen Union Dieselbrennkraftmaschine
DE2648411C2 (de) 1976-10-26 1984-05-17 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen Mehrzylindrige Dieselbrennkraftmaschine
JPS56110517A (en) 1980-02-05 1981-09-01 Nissan Motor Co Ltd Supercharging device of internal combustion engine
JPS58122321A (ja) * 1982-01-13 1983-07-21 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの吸気装置
CS232764B1 (en) * 1982-05-27 1985-02-14 Jan Ort Method of air temperature rise in cylinder during starting supercharged oil engine with low compression ration and equipment for its execution
JPS6036723A (ja) 1983-08-10 1985-02-25 Mazda Motor Corp エンジンの吸気装置
US4622817A (en) 1984-09-14 1986-11-18 The Garrett Corporation Hydraulic assist turbocharger system and method of operation
DE3737743A1 (de) * 1987-11-06 1989-05-18 Marinetechnik Gmbh Verfahren zum betrieb eines schnellaufenden hochaufgeladenen dieselmotors und dieselmotor zur durchfuehrung des verfahrens
JPH0715263B2 (ja) 1988-10-31 1995-02-22 いすゞ自動車株式会社 ターボチャージャの制御装置
JPH03242425A (ja) 1990-02-20 1991-10-29 Hino Motors Ltd ディーゼル機関
JPH03264727A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Mazda Motor Corp 多弁エンジンの吸気装置
DE4027948B4 (de) 1990-09-04 2005-06-23 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffversorgungssystem und Tankanlage für eine Brennkraftmaschine
JPH07301105A (ja) * 1994-05-06 1995-11-14 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の動弁装置
US5553580A (en) * 1995-01-13 1996-09-10 Ganoung; David P. Stratified charge engines and method for their operation

Also Published As

Publication number Publication date
US6571770B1 (en) 2003-06-03
CN1123678C (zh) 2003-10-08
DE19848418A1 (de) 2000-04-27
AU6075699A (en) 2000-05-08
NO330462B1 (no) 2011-04-18
ATE258648T1 (de) 2004-02-15
KR100701841B1 (ko) 2007-03-30
NO20011953D0 (no) 2001-04-20
EP1127217A1 (de) 2001-08-29
KR20010080176A (ko) 2001-08-22
ES2215402T3 (es) 2004-10-01
JP2002527672A (ja) 2002-08-27
DE59908435D1 (de) 2004-03-04
DK1127217T3 (da) 2004-06-07
WO2000023697A1 (de) 2000-04-27
EP1127217B1 (de) 2004-01-28
RU2230914C2 (ru) 2004-06-20
PL347373A1 (en) 2002-04-08
CN1324431A (zh) 2001-11-28
NO20011953L (no) 2001-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL197396B1 (pl) Sposób pracy silnika wysokoprężnego
US6205787B1 (en) Charge air systems for turbocharged four-cycle internal combustion engines
US4248198A (en) Multi-cylinder diesel engine
US3977195A (en) Method for conditioning the intake air of a supercharged, low-compression ratio diesel engine
US4096697A (en) Method and means for conditioning the intake air of a supercharged, low-compression ratio diesel engine
WO2005068804A1 (en) A two-stroke compression ignition engine
US4162668A (en) Diesel internal combustion engine
RU2001113516A (ru) Способ эксплуатации дизельного двигателя внутреннего сгорания
US4765304A (en) Internal combustion engine with compressed air collection system
SU1087085A3 (ru) Устройство дл наддува двигател внутреннего сгорани
KR20040005588A (ko) 2행정 왕복 내연기관의 작동 방법
JP2007255427A (ja) 自己着火型内燃式往復ピストン・エンジンを運転するための方法及び装置
US5216996A (en) Auxiliary structure and arrangement for internal combustion engine
KR20040005589A (ko) 왕복 내연기관의 작동 방법
US4781028A (en) Turbocharged diesel engine
CN107250506B (zh) 发动机的启动装置、启动方法、具备启动装置的船舶
Klotsch Ford free-piston engine development
EP0046156B1 (en) Turbocharged engine with pressurized gas recirculation
US2974659A (en) Arrangement for cold starting diesel engines
GB962628A (en) Improvements in or relating to turbocharged internal combustion engines
US922509A (en) Compound explosive-engine.
PL80916B1 (pl)
CS198465B1 (cs) Zařízení pro usnadněni spouštění víceválcových pístových spalovacích motorů
NO873867L (no) Compoundmotorer.

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20121019