SE460303B - Anordning foer tillfoersel av foerbraenningsluft till cylindrarna i en foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

'.4so 305 50 HO I laddluftkylaren av typen luft/luft används normalt den om- givande luften direkt som kylmedel och laddluftens temperatur kan sänkas till en temperatur som bara är 200-3000 högre än den omgivande luftens temperatur vid fullast och mycket nära denna temperatur vid låglast. Förtjänsten av den goda kylningen och alla fördelar därav vid fullast minskas emellertid av risken för dålig förbränning med höga halter oförbränt bränsle i av- gaserna vid låglast, i synnerhet vid låga utomhustemperaturer.

Ammfinflqgg-är kä¶m,som reglerar laddlufttemperaturen till en i huvudsak konstant temperatur oberoende av motorns belastning och varvtal och oberoende av ytterluftens temperatur. De kända systemen utgöres dels av en typ med termostatreglerad shunt- ventíloch dels av en typ utan shuntventil, men med ett värme- förande medium med konstant temperatur, t.ex. vatten/luftkylare.

Dessa system kan visserligen vid låg yttertemperatur förhindra underkylning av laddluften vid låg belastning, men det först- nämnda systemet har otillräcklig följsamhet för snabba belast- ningsändringar p.g.a. att reglerhastigheten bestäms och be- gränsas av termostatens värmekapacitet medan det sistnämnda systemet får begränsad kylförmâga vid användning av motors kyl- vatten eller blir komplicerat vid användning av ett extra vattenkylsystem.

Syftet med föreliggande uppfinning är att àstadkomma.m1anonmfing av i inledningen angivet slag, som möjliggör reducering av partikel-, gas- och ljudemissionerna från motorn genom att efter förutbestämd tidsrymd reglera laddluftens temperatur till förutbestämda, till motorns belastning och varvtal kopp- lade värden oberoende av temperaturen hos den omgivande luften.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att ventilen är en av laddlufttrycket och omgivningsluftens temperatur styrd två- vägsventil, som vid en given temperatur hos omgivningsluften och laddlufttryck understigande ett förutbestämt tryck leder i huvudsak all laddluft förbi laddluftkylaren och vid nämnda temperatur och laddlufttryck överstigande ett förutbestämt tryck leder i huvudsak all laddluft genom laddluftkylaren, varvid ventilen är samordnad med ett temperaturstyrt organ, som vid temperaturer understigande nämnda givna temperatur 2 ' ~" _ }O H0 3 460 305 höjer nämnda förutbestämda tryck och vid temperaturer över- stigande nämnda givna temperatur sänker nämnda förutbestämda tryck.

Amudnüuænlafligtuppfinningen ger hög temperatur i motorns cy- lindrar vid låg belastning då laddlufttrycket är lågt och all laddluft leds förbi kylaren. Vid fullbelastning erhålles ingen reducering av laddluftkylningen. Systemet medger godtyckligt snabb anpassning till belastningsändringar genom att ventilen i första hand styrs av laddlufttrycket. Det temperaturstyrda organet behöver endast följa den omgivande luftens temperatur- svängningar vilket betyder att även en lång responstid är till- räcklig.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till på bi- fogade ritningar visade utföringsexempel, där fíg.'l visar ett schema över en turboladdad förbränningsmotors förbränningsluft- system, fig. 2 ett längdsnitt genom en i systemet i fig. 1 ingående, schematisk framställd .shuntventil och fig. 3 ett längdsnitt genom shuntventilen i ett föredraget, modifierat ut- förande.

I fig. 1 visas scbematiskt en dieselmotor l med ett insug- ningsgrenrör 2 och ett avgasgrenrör 3. Det senare är anslutet till ett avgasrör med ljuddämpare U via en turbin 5, vilken driver en kompressor 6. En ledning 7 förbinder via en ladd- luftkylare B kompressorns utlopp med insugningsgrenröret 2.

Parallellt med kylaren 8 ligger en shuntledning 9, som i den nedre förgreningen innehåller en tvåvägsventil 10, som visas närmare i fig. 2 och 3. Kompressorn kan följaktligen i beroende av ventilinställningen, som bestäms av laddlufttrycket i be- roende av omgivningsluftens temperatur (såsom kommer att be- skrivas nedan i anslutning till fig. 2), tillföra cylindrarna kyld luft via kylaren 8, okyld luft via ledningen 9 eller en blandning av kyld och okyld laddluft via bägge vägarna sam- tidigt.

Den i den nedre förgreningen mellan ledningen 7 och ledningen 9 liggande i fig. 2 visade ventilen 10 innefattar ett kring en axel 20 svängbart lagrat spjäll 21, som i det i figuren visade mellanläget tillför motorns cylindrar en blandning av kyld och a4so 505 ” ÄO okyld laddluft och som i sina bägge ändlägen blockerar endera luftpassagen. Spjällets läge bestämmer sålunda i vilken propor- tion kyld och okyld luft skall blandas för att motorn skall till- 5 föras luft med en given temperatur. Spjället 21 är mekaniskt kopplat till ett pneumatiskt manöverdon 22 i form av en kolv- cylinderanordning, vars kolv 23 via en i bägge ändar svängbart lagrad kolvstâng 19 är förbunden med spjället 21. Cylinder- rummet 2Ua på kolvstångssidan är helt öppet mot shuntled- ningen 9 och kolven 23 är på undersidan följaktligen belastad av en enbart av laddlufttrycket beroende kraft. Cylinderrummet 2Ub på motsatta sidan innehåller en tryckfjäder 25 och kommuni- cerar via en borrning 26, en ledning 27 och en strypning 28 med shuntledningen 9. Vidare kommunicerar rummet 2Nb via en ledning 29 med en överströmningsventil 30 med en ventilkr0PP 31, som är belastad mot stängt läge av en bimetallfjäder 32. Via överströmningsventilen 30 avledd laddluft ledes tillbaka till, kompressorns sugsida genom en icke visad ledning. Kolven är på ovansidan följaktligen belastad av en kraft, som förutom av fjäderkraften beror av laddlufttrycket och omgívningsluftens temperatur, eftersom denna bestämmer ventilens 30 öppningstryck.

Temperaturen på laddluften i shuntledningen 9 är en funktion av temperaturen före kompressorn 6 och av tryckstegringen i kom- pressorn.

Vid en given utomhustemperatur är således laddluftens tempera- tur bestämd av laddlufttrycket och genom att bestämma vid vilket tryck spjället skall börja släppa fram laddluft via laddluftkylaren 8 genom ledningen 7 kan man bestämma lämplig högsta temperatur på den till motorns cylindrar tíllförda luften.

Vid lägre utomhustemperatur motsvaras den önskade laddluft- temperaturen av ett högre laddlufttryck. Bimetallfjädern 32 i ventilen 30 är härvid så vald och anordnad, att ventilens öppningstryck stiger med sjunkande yttertemperatur, vilket innebär att det krävs ett högre laddlufttryck innan spjället öppnar odusläpper fram kyld laddluft via kylaren 8. Lägre tempera- tur på utomhusluften kompenseras sålunda av högre tryck på ladd- n luften, så att den resulterande temperaturen vid vilken spjället 21 börjar öppna för att släppa fram kyld laddluft hålls nära nog konstant oberoende'av utomhustemperaturen. *ïfi/ H0 460 303 På motsvarande sätt regleras varje spjälläge mellan ändlägena.

Temperaturkompensationen uppnås i det beskrivna exemplet genom att en bimetallfjäders böjning är nära linjärt varierande med temperaturen. Genom att låta fjädern vara inspänd, så att dess läge hålls oförändrat vid varierande temperatur, blir istället inspänningskraften_nära linjärt varierande med temperaturen, vilket genom ventilens konstruktion resulterar i att öppnings- trycket ökar linjärt med sjunkande yttertemperatur. Då tempera- turen vid kompressionen i kompressorn ökar i huvudsak linjärt med trycket vid små tryckökningar, kan alltså en lägre tempera- tur på luften före kompressorn kompenseras av en i det närmaste proportionell tryckökning.

I fig. 3 visas en shuntventil H0 enligt uppfinningen i ett praktiskt 'utförande. spjäiiet 1:1 är när förbundet med en krökt arm 42, som är vridbart lagrad på en axel H5. Spjället är be- lastat mot det med punkt-streckade linjer visade läget av en vridfjäder H4 och är mekaniskt kopplat till ett pneumatiskt manöverdon H5 i form av en kolv-cylinderanordning, vars kolv 46 via ett böjligt metallband Ä? är förbundet med spjället. Den strypta förbindelsen mellan shuntledningen 9 och cylinder- rummet H8 på kolvens ovansida är här bildad av en spalt H9 mellan kolven och cylínderväggen, vilken upprätthålles genom att använda en kolv utan tätning. Cylinderrummet #8 kommunicerar dessutom med en överströmningsventil (icke visad) motsvarande ventilen 30 vid utföringsexemplet i fig. 2. Funktionen hos shuntventilen HO med tillhörande överströmningsventil är analog med den ovan i anslutning till utföringsexemplet i fig. 2 be skrivna funkt ionen . vid anonflnxmen enligt uppfinningen regleras sålunda laddluft- temperaturen genom indirekt mätning av laddluftens temperatur genom mätning av laddlufttrycket och mätning av omgivnings- luftens temperatur, varvid laddlufttrycket används som styrande medium för att nå önskad reaktionshastighet på förändringar av laddlufttemperaturen föranledda av ändringar av motorbelastningen. önskad hastighet betyder här att den kan bestämmas från mycket snabb (lika med laddlufttryck-resp. temperaturstegringen, som sker med ljudnastigheten) till en inom vida gränser godtycklig 460 303 reaktíonstid genom användning av strypning och luftvolym. Tem- peraturkompensatíonen behöver emellertid bara vara tillräckligt snabb för att följa klimatändringar.

Ovan har beskrivits ett utföringsexempel,'vid vilket shunt- ventilen är placerad i en ledningsförgrening efter laddluft- kylaren. Den kan emellertid med bibehållen funktion hos syste- met placeras i förgreníngen före kylaren.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 460 303 Patentkrav

1. Anordning för tillförsel av förbränningsluft till cylindrar- na i en förbränningsmotor för fordon, innefattande en kompressor för förhöjning av trycket hos den till cylindrarnas luftinlopp tillförda luften, en laddluftkylare för kylning av laddluften från kompressorn samt en ventil, som medger tillförsel av ladd- luft från kompressorn förbi laddluftkylaren direkt till motorns luftinlopp, k ä n n e t e c k n a d av att ventilen (10: 40) är en av laddlufttrycket och omgivningsluftens temperatur styrd tvåvägsventil, som vid en given temperatur hos omgivningsluften och laddlufttryck understigande ett förutbestämt tryck leder i huvudsak all laddluft förbi laddluftkylaren (8) och vid nämnda temperatur och laddlufttryck överstigande ett förutbestämt tryck leder i huvudsak all laddluft genom laddluftkylaren, varvid ven- tilen är samordnad med ett temperarurstyrt organ (30), som vid temperaturer understigande nämnda givna temperatur höjer nämn- da förutbestämda tryck och vid temperaturer överstigande nämnda givna temperatur sänker nämnda förutbestämda tryck.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ven- tilen (10; 40) är inkopplad i den ena av förgreningarna mellan en ledning (7), som leder laddluft till cylindrarnas inlopp via laddluftkylaren (8) och en parallellt med laddluftkylaren in- kopplad till nämnda ledning ansluten shuntledning (9), varvid ventilen är anordnad att vid tryck understigande tryck inom ett bestämt tryckintervall leda i huvudsak all laddluft via shuntled- ningen till cylindrarna, vid tryck inom nämnda intervall leda laddluften både via shuntledningen och laddluftkylaren och vid tryck överstigande tryck inom nämnda intervall leda all laddluft via laddluftkylaren, och att det temperaturstyrda organet (30) är anordnat att höja resp. sänka gränserna för nämnda tryckin- tervall vid sjunkande resp. stigande temperatur hos omgivnings- luften.

3. - Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ven- tilen (10; 40) har ett spjäll (21; 41) som är manövrerat av ett pneumatiskt manöverdon (22: 45) innefattande en luftkammare inne- 460 10- 15 20 25 30 35 303 hållande ett med spjället förbundet arbetselement (23; 46), som är belastat av en av laddlufttrycket beroende kraft i riktning mot ett läge, i vilket spjället bryter förbindelsen mellan komp- ressorn (6) och cylindrarnas luftinlopp via shuntledningen (9), (I och som är belastad i motsatt riktning av en fjäderkraft och en av det temperaturstyrda organet (30) reglerad mottryckskraft. _

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det temperaturstyrda organet är en överströmningsventil (30), vars öppningstryck är i huvudsak linjärt varierande med omgivningsluf- tens temperatur.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att över- strömningsventilens (30) förslutningselement (31) är belastat av en bimetallfjäder (32), som är så inspänd, att inspänningskraf- ten varierar i huvudsak linjärt med omgivningsluftens temperatur.

6. Anordning enligt något av kraven 3-5, k ä n n e t e c k n a d av att det pneumatiska manöverdonet (22; 45) är en kolv-cylin- deranordning, vars kolv (23; 46) är fjäderbelastad mot ett läge, i vilket spjället (21; 41) bryter förbindelsen mellan kompres- sorn (6) och motorns luftinlopp via laddluftkylaren (8), varvid kolvens cylinderrum (24a) på den sida mot vilken fjäderkraften verkar står i kommunicerande förbindelse med kompressorns tryck- sida medan cylinderrummet (24b; 48) på den motsatta sidan står i kommunicerande förbindelse dels med kompressorns trycksida via en strypt förbindelse (28; 49) och dels med överströmningsven- tilen (30).

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att spjället (41) är svängbart lagrat och belastat mot nämnda läge av vridfjäderorgan (44), att kolven (46) är förbunden med spjäl- let via ett böjligt metallband (47) och att den strypta förbin- delsen med kompressorns trycksida är bildad av ett spelrum (49) mellan kolven och cylindern. 19»