SE442043B - Turboladdad forbrenningsmotor med vatteninsprutning - Google Patents

Description

8504844-7 grenrör och en tredje inblandning av vatten i bränslet och insprutning genom bränsleinsprutorna. Vid de två första metoderna är det oundvikligt att en viss förångning sker utanför förbränningsrummen. Dessutom är det omöjligt att styra förlagringen. Vid den tredje metoden störs bränsle- doseringen och det är svårt att styra den tillförda vatten- mängden vid olika belastningar. Vad gäller förlagringen så är vattentillförseln här låst till bränsleinsprutningen.

Vid samtliga kända metoder utnyttjas enbart laddtrycket som styrande parameter för vattendoseringen, vid den första genom att laddtrycket direkt trycker vatten från en tank till kompressorn och vid de bägge andra genom att laddtryc- ket styr en vattenpump, som pumpar vatten från en tank an- tingen till röret mellan kompressorn och insugningsgrenrö- ret eller till bränsleledningen. Insprutningen startar van- ligen när laddtrycket stiger över en bestämd nivå och pâ- går tills trycket sjunker under denna nivå. Vattendoserin- gen väljes härvid så, att vattnet får önskad kyleffekt vid maximal motoreffekt, vilket emellertid betyder att motorn får för mycket vatten vid lägre laster resp. varvtal med dålig körbarhet som följd. Detta i sin tur betyder att de kända metoderna för vatteninsprutning inte är lämpliga annat än i rena tävlingssammanhang.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en för- bränningsmotor av i inledningen angivet slag, vid vilken det är möjligt att tillföra vattnet utan att störa eller vara Beroende av bränslesystemet och utan att förångning K av vatten sker utanför förbränningsrummen och vid vilken det dessutom är möjligt att dosera rätt mängd vatten under alla driftsförhâllanden.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att organen för vat- tentillförsel är bildade av separata insprutningsventiler för varje cylinder, vilka är riktade mot insugningsporten i resp. cylinder och att en styrenhet är anordnad för sek- ventiell styrning av insprutningsventilerna och synkronise- ring av insprutningen med insugningsventilernas öppnande och stängande.

\N Genom att anordna en vatteninsprutningsventil för varje cylinder skapas förutsättningar för en mycket noggrann och till alla driftsförhållanden anpassad vattendosering.

Med hjälp av en styrenhet, som styr insprutningsventiler- na, och ett antal till motorn anslutna signaloivare, vilka ger insignaler till styrenheten representorande vevaxel- läge, varvtal och belastning samt eventuellt även ingas- temperatur, möjliggöres sekvensiell insprutning och synkro- nisering med insugningsventilernas öppnande och stängande samt dosering av vatten inte bara i beroende av belast- ningen utan även av varvtalet och insugningsluftens tem- peratur, vilket ger god körbarhet under alla driftsför- hållanden.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till på bifogade ritning visade utföringsexempel, där fig. 1 visar ett snitt genom en del av ett topplock med ett anslutande insugningsrör och fiq. 2 visar ett principschema över ett vatteninsprutningssystem.

I fig. 1 betecknar 1 ett topplock med en insugningskanal 2, en insugningsport 3 och en ventil 4. Ett insugnings- grenrör 5 är förbundet med topplocket 1 och är försett med en bränsleinsprutare 6 i vart och ett av sina i in- sugningskanalerna 2 mynnande-insugningsrör 7. I topplocket 1 är en vatteninsprutare 8 för varje cylinder monterad.

Vatteninsprutaren kan vara av samma slag som bränslein- sprutaren och är, såsom fig. 1 visar, placerad närmare in- sugningsporten 3 än bränsleinsprutaren 6 och så inriktad, att dess centrumaxel ligger inom insugningsportens peri- feri, varigenom huvuddelen av vattnet insprutas direkt in i förbränningsrummet.

Vatteninsprutningsventilerna 8 styrs av en elektronisk styrenhet 10 (fig. 2), som med ledning av insignaler rcprescntcrandc vovaxcllüge, holnsinínq och vulvlul bw- räknar när insprutningen skall börja och hur mycket vatten som skall insprutas vid varje varvtal och belastning. 8304844-7 8304844-7 n 4 > Vevaxelläget behövs för att bestämma insprutningssekven- sen mellan cylindrarna och synkronisera insprutningen med insugningsventilernas öppnande och stängande och erhålles från en med tändsystemets fördelare 11 samordnad givare, representerad av ledningen 12 i fig. 2. Även varvtalet kan erhållas från en med fördelaren samordnad givare, representerad av ledningen 13. Varvtal och läge kan alter- nativt erhållas från svänghjulsgivare. Belastningen erhål- les från en tryckgivare 14 på insugningsgrenröret. Med 16 betecknas en ledning till en icke visad vattenpump och med 17 en ledning från styrenheten 10 till vatteninsprutnings- ventilerna 8.

Vatteninsprutningssystemet ingår i ett förenklat CCT-system (Computer Controlled Turbo) av det slag som beskrives i SE 8101119-9, som förutom ovan nämnda avkännare innefattar en laddtryckavkännare 18 och en knackavkännare 19. Styr- enheten 10 innefattar en mikroprocessor, vilken här ut- nyttjas för styrning av vatteninsprutningen, varvid värden på insprutningstidpunkt och vattenmängd som funktion av belastning och varvtal är inlagrade i mikroprocessorn. Man kan härvid även låta signalen från knackavkännaren 19 samt signalen från en ingastemperaturavkännare 20 styra vatten- mängden.

Kombinationen av en vatteninsprutare per cylinder, sekven- siell insprutning och elektronisk styrning av vattenmängden ger ett insprutningssystem, som är väsentligt bättre än alla hittills kända system vad gäller anpassningsmöjlighet till en motors alla driftsförhållanden.

Vid utförda prov med en bil med en motor enligt uppfinning- en kördes vid en av provsekvenserna bilen med konstant hastighet och konstant tryck i insugningsröret, varvid dragkraft och avgastemperatur registrerades. Härvid kördes motorn först med "normal" CO-halt. Sedan magrades bränsle- -luftblandningen ut tills kraftigt knack uppträdde. Däref- ter startades vatteninsprutningcn och justerades, så att 8304844-7 knackningen upphörde och avgastemperaturen sjönk till ursprungsnivån. Det visade sig då att hela 20 % av bränslet hade ersatts med vatten utan att avqastempe- ratur eller effekt ändrades. Vidare kunde noteras att det var möjligt att få ut högre effekt ur motorn vid kylning genom vatteninsprutning än vid kylning genom extra uppfetninq.

Claims (7)

850-4844-7 e; Patentkrav

1. l. Turboladdad förbränningsnotor. innefattande organ för till- försel av vatten till notorns förbrânningsrum. k ä n- n e t e c k n a d av att nännda organ är bildade av separata insprutàingsventiler (8) för varje cylinder vilka är riktade mot insugningsporten (3) i resp. cylinder och att en styrenhet (10) är anordnad för sekventiell styrning av insprutninqsven- tilerna och synkronisering av insprutningen med insugningsven- tilernas (4) öppnande och stängande.

2. Förbränningsnotor enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten (10) är ansluten till motorbelastning och -varvtal avkännande givare (14. 13). varvid styrenheten be- stämmer vattendoseringen åtminstone i beroende av belastningen och varvtalet.

3. Förbränningsnotor enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten (10) är ansluten till en insugningsluftens temgeratur avkännande givare (20) för att inkludera temperatu- ren som styrande parameter.

4. Förbränningsnotor enligt krav 2 eller 3. k ä n n e - t e c k n a d av att styrenheten (10) är ansluten till en knackgivare (19) för att inkludera knacksiqnalen som styrande parameter.

5. Förbrânningsnotor enligt något av kraven 1-4. k ä n n e - t e c k n a d av att resp. insprutningsventil (8) är så rik- tad, att huvuddelen av vattenstrålen sprutas direkt in genom insugningsporten (3).

6. _ Förbränningsnotor enligt något av kraven l-5. k ä n n e - t etc k n a d av att varje cylinder har en vatteninsprut- ninqsventil (8)joch en brânsleinsprutningsventil (6). av vilka den förra är placerad nârnare insugningsporten än den senare. 8304844-7

7. Förbränninqsnoto: enligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a d av att styrenheten (10) är elektronisk och innefattar en nikroprocessor. i vilken värden på ínsprutninqs- tidpunkt och vattennängd ä: inlaqrade som funktion av belast- ning och varvtal.