SE501488C2 - Arrangemang och förfarande för tomgångsreglering och laddtryckreglering i en överladdad förbränningsmotor - Google Patents

Description

501 488 av vad som anges i kravets 1 kännetecknande del. Det uppfinningsenliga förfarandet utmärkes av samma skäl av vad som anges i patentkravets 8 kännetecknande del Figurförteckning Figur 1, visar schematiskt en motor med det uppfinningsenliga arrangemanget för tomgångsreglering och laddtrycksreglering.

Beskrivninq av utföringsexempel l figur 1 visas en fyrcylindrig överladdad förbränningsmotor 1.

Förbränningsmotorn är försedd med ett överladdningsaggregat 2, fortsättningsvis benämnd överladdare, bestående av en avgasdriven turbin 3 anordnad att ta emot avgaser från en avgassamlare 4, samt en av avgasturbinen driven kompressor 5 anordnad att komprimera inloppsluften i förbränningsmotorns inloppssystem nedströms kompressorn.

Kompressorns sugsida 6 är på konventionellt sätt kopplad till nödvändiga luftfilterücke visat), och dess trycksida 7 försörjer, på ett icke visat men på ett konventionellt sätt, inloppsgrenröret 8, via en trottel 9. Överladdaren regleras på konventionellt sätt via en s.k. waste-gate ventil 10, vilken kan leda avgaserna i en shunt ledning 11 förbi turbinen 3. Waste-gate ventilen regleras med hjälp av en tryckstyrd membrandosa 12 vilken kopplad till en med en fjäder 13 förspänd reglerstång 14 håller waste- gate ventilen 10 stängd vid trycklös membrandosa.

För styrningen av denna membrandosa har hittills utnyttjats en speciell reglerventil, vilken ansluten till motorns inloppsrör, kan trycksätta membrandosan och öppna waste-gate ventilen när överladdningstrycket blir för högt och därigenom reducera överladdningen genom att avgaserna förbiledes turbinen.

Arrangemanget innefattar även en tomgångsreglerande anordning avi sig konventionellt slag, där en företrädesvis elektriskt styrd tomgångs- reglerventil 20 är anordnad i en shunt kanal 21 förbi trotteln 9, vilken tomgångsreglerventil 20 kan styras i beroende av detekterade motor- parametrar så att varvtalet hålles konstant vid tomgång. Vid tomgång är trotteln 9 stängd, och motorn erhåller enbart ett visst Iäckflöde av 501 488 inloppsluft. Då motorn, som även driver olika tillsatsaggregat såsom kylaggregat och generator, kan utsättes för pulserande laster genom plötsligt inkopplad AC-förångare eller högre generatorbelastning på grund av inkopplad elektrisk last e.t.c, så erfordras en reglering av detta läckflöde för att motorns varvtal skall hållas konstant. En enkel elektrisk reglering kan innehålla en styrenhet 31 vilken via en varvtalsgivare 30 på motorns vevaxel reglerar tomgångsreglerventilen 20 så att varvtalet upprätthålles.

Det uppfinningsenliga arrangemanget enligt figur 1 innefattar en matarledning 23 vilken är ansluten till shunt kanalen 21 nedströms tomgångsreglerventilen 20. Matarledningen 23 är i sin andra ände ansluten till waste-gate ventilens 10 membrandosa 12, varigenom membrandosan kan trycksättas via tomgångsregleringsventilen 20.

Matarledningen 23 är företrädesvis försedd med en strypning 24 som förhindrar att ett okontrollerat flöde utbildas i matarledningen 23 vid tomgängsreglering, då luft flödet skall passera trotteln 9 över shunt kanalen 21. Vid tomgångsregleringen råder ett betydande undertryck i insugningsröret 8, varför en strypning 24 är tillräcklig för att förhindra att luft sugs genom matarledningen 23 från kompressorns sugsida 6. Vid tomgång är undertrycket störst närmast cylindrarna. Membrandosan 12 kan vidare vara ventilerad ner till kompressorns sugsida 6 via ventilationsledningen 19, för att trycket i membrandosan skall kunna evakueras snabbt. För att kunna trycksätta membrandosan via matarledningen 23 så är en andra strypning 25 anordnad i ventilationsledningen 19.

För att säkerställa att den i inloppsröret 8 komprimerade och trycksatta luften, vid dellast och fullast, på ett kontrollerbart sätt skall ledas till membrandosan 12 via tomgångsregleringsventilen 20 och matarledningen 23, så är en avstängningsventil 26 anordnad i shunt ledningen 21 nedströms matarledningens 23 anslutningsställe till ledningen 21. Härigenom kan inte komprimerad inloppsluft strömma ner till membrandosan 12 via shunt ledningens 21 utlopp nedströms trotteln 9. Den flödet avstängande ventilen 26 kan lämpligen vara tryckstyrd av det i inloppsröret rådande inloppstrycket. Detta kan anordnas genom en styrledning 27 vilken exempelvis kan vara ansluten nedströms trotteln 501 488 såsom visas i figur 1. En sådan tryckstyrd avstängningsventil 26 kommer härvid att bli helt självreglerande utan yttre reglerpåverkan. Alternativt så kan dock avstängningsventilen 26 vara elektriskt styrd av exempelvis styrenheten 31 i beroende av genom en i inloppsröret anordnad tryck- givare 15.

Genom det uppfinningsenliga arrangemanget kan sålunda en och samma reglerventil utnyttjas för såväl tomgångsreglering som Iaddtrycks- reglering. Eftersom tomgångsregleringen endast sker vid stängd trottel, eller i huvudsak stängd trottel, då den avgasdrivna överladdaren ej förmår skapa sådan överladdning av inloppsluften som erfordrar bortventilering via en öppning av waste-gate ventilen, och laddtryck regleringen endast erfordras vid lastpådrag i dellast tili fullast området då trotteln är öppen, så skapas inga reglerkonflikter. Vid tomgång kan således endast tomgångsreglering vara aktuell och vid dellast-fullast så kan enbart laddtryck reglering vara aktuell.

Tomgångsregleringsventilen 20 regleras lämpligen med ett elektroniskt styrdon 31 innehållande åtminstone två reglerfunktioner, där en funktion avser tomgångsreglering och den andra funktionen laddtryck reglering.

Exempelvis så kan styrenheten välja aktuell reglerfunktion i beroende av trottelläget, vilket kan detekteras med en trottellägesgivare 16. Vid i huvudsak detekterad stängd trottel så våljes tomgångsreglerings- funktionen och vid detekterade trottellägen överstigande tomgångs- läget, såsom dellast till fullast så övergår styrenheten till en Iaddtrycks- reglering genom reglering av trycket i membrandosan 12. Laddtryck- regleringen kan exempelvis ske genom att styrdonet 31 erhåller information om laddtrycknivån via en tryckgivare 15.

Tomgångsregleringsventilen 20 kan företrädesvis utgöras av en roterande slidventil med påbyggd tvåstegsmotor, som kontinuerligt arbetar med fram- och återgåeende rörelder och max 90 graders vridningsvinkel.

Tvästegsmotorn får signaler från strydonet 31 i form av elektriska pulser.

På grund av motorns oavbrutna korta fram och återgåeende rörelser, kan ventilens öppning varieras inom mycket små tidsintervaller. En typisk respons är att slidventilen öppnar/stänger på cirka 150-200 ms. Detta möjliggör att luftgenomsläppet kan regleras till önskvärd volym för att få 501 488 ett konstanthållande av varvtalet oberoende av momenta förändringar av lasten på motorn. Dessa typer av reglerventiler är relativt dyra men erfordras för att få en snabb respons på lastförändringar. De regler- ventiler som hittills använts för waste-gate regleringen har inte varit lika dyra och heller inte uppvisat lika hög noggrannhet eller lika snabb respons. Med det uppfinningsenliga arrangemanget kan waste-gate ventilen regleras betydligt noggrannare samt med snabbare respons utan att någon fördyrande kostnad tillkommer. Istället uppvisar det uppfinningsenliga arrangemanget betydande besparingspotential då den separat för waste-gateventilen anordnade reglerventilen , samt det härför separat avsedda styrdonet kan utgå, och endast smärre ledningsdetaljer och en enkel avstängningsventil erfordras utöver den redan monterade tomgångsreglerande ventilen 20. uppfinningen är ej begränsad till den i utföringsexemplet visade utföringsformen. Den i utföringsexemplet visade avstängningsventilen 26 kan exempelvis ersättas av en tvåvägsventil anordnad i anslutningstället för matarledningen 23 till shuntledningen 21. Tvåvägsventilen kan antingen öppna flödet från reglerventilen 20 till matarledningen eller till inloppssystemet nedströms trotteln 9, och vara antingen tryckstyrd eller elektriskt styrd.

En sådan tvåvägsventil anordnas lämpligen direkt på utloppet till regler- ventilen 20.

Uppfinningen är ej heller begränsad till motorer där överladdningen erhålles genom en avgasturbindriven kompressor med waste-gate reglering av avgaserförbi avgasturbinen. Uppfinningen kan även tillämpas på mekaniskt drivna deplacementskompressorer, vars överladdningsgrad kan regleras med inloppsslider vilka förskjutes av en tryckstyrd membrandosa.

Claims (10)

501 488 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1.Arrangemang för överladdade förbränningsmotorer (1) med en ventil (10) som reglerar ett i motorns inloppssystem upprätthållet laddlufttryck, vilket inloppssystem innefattar en trottel (9), en shuntledning (21) förbi trotteln samt en i shuntledningen belägen tomgångsregleringsventil (20) k ä n n e t e c k n a t a v att en matarledning (23) är ansluten från trottelns shuntledning (21) nedströms tomgångsregler ventilen (20) till en ventilens (10) öppningsgrad reglerande membrandosa (12),varigenom tomgångsreglerventilen (20) kan utnyttjas såväl för tomgångsregleringen som för laddtryck regleringen.

2. Arrangemang enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att i shunt ledningen (21) är anordnad nedströms tomgångsreglerventilen (20) en flödesreglerande ventil (26) vilken är omställningsbar till ett läge i vilket shuntflödet förbi trotteln (9) är stängt.

3. Arrangemang enligt krav 2 k ä n n et e c k n a t a v att den flödes- reglerande ventilen (26) via en ledning (27) kopplad till inloppsröret (8) är tryckberoende omställningsbar till stängt läge.

4. Arrangemang enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att den till den trotteln (9) förbiledande shuntledningen (21) anslutna matarledningen (23) är försedd med en strypning (24).

5. Arrangemang enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att membrandosan (12) tryckavlastas medelst en avlastningsledning (19) ansluten till över- laddarens sugsida (6).

6. Arrangemang enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att avlastnings- ledningen (19) är försedd med en strypning (25).

7. Arrangemang enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t a v att tomgångs- reglerventilen (20) styrs av en elektronisk styrenhet (31) innehållande åtminstone två skilda reglerfunktioner, där en första funktion reglerar tomgängen i beroende av åtminstone genom en givare (30) detekterat motorvarvtal, och en andra funktion reglerar överladdningsnivån i 10 15 20 25 30 35 5 0 l 4 8 8 beroende av åtminstone genom en i inloppsröret (8) anordnad tryckgivare (15), vilka funktioner styrenheten (31) väljer i beroende av en motorns driftsförhâllande detekterande givare, företrädesvis en trottellägesgivare (16).

8. Förfarande för tomgångsreglering och laddtrycksreglering i en överladdad förbränningsmotor vilken motor innefattar ett inloppssystem med en däri belägen trottel, en i en shunt ledning förbi trotteln anordnad tomgångsreglerventil samt en genom en tryckstyrd membrandosa reglerad ventil för reglering av i motorns inloppssystem upprätthållet laddtryck k ä n n e t e c k n a t a v att i beroende av rådande motorparametrar valbart reglera antingen tomgången eller överladdningen medelst avlänkning av luft från inloppssystemet uppströms trotteln till antingen membrandosan eller inloppssystemet nedströms trotteln.

9.Förfarande för tomgångsreglering och laddtrycksreglering i en överladdad förbränningsmotor enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a t a v att vid detekterade driftsförhållanden motsvarande tomgångskörning avlänkas luften förbi trotteln och vid detekterade driftsförhållanden motsvarande dellast till fullast avlänkas luften istället till membrandosan i proportion till graden av erforderlig laddtrycksreglering.

10.Förfarande för tomgångsreglering och laddtrycksreglering i en överladdad förbränningsmotor enligt krav 9 k ä n n et e c k n a t a v att avlänkningen av luft sker enligt två olika alternativt valbara funktioner, antingen av tomgångsregleringsfunktion eller en överladdningsreglerande funktion.