DE2031378A1 - ZerstaubungseinnchUmg fur Diesel motoren mit Turbolader - Google Patents

Description

DI ρ I, -1 Γ. j. C- rl. MUSS Garmis ch-Partenkir chen, 10. Juni 1970

Garmisch-Partsnkirchen Hs/Ht.
Rathauwiraöe H

SOCIETE ANONYME DE VEHICULES INDUSTBIELS ET D'EQUIPEMENTS MECANIQUES SAVIEM 8/ Quai Gallieni, S u r e s η e s ( Mauts de Seine),

Frankreich

Zerstäubungseinrichtung für Dieselmotoren mit Turbolader,

Die Erfindung, die auf eine Zusammenarb eit zwischen Herrn Maurice BEILLE und Yves BAGUELIN zurückgeht, bezieht sich auf eine Zerstäubungseinrichtung für Kraftstoff in der Luftzufuhrleitung von Diesel-Motoren mit Turboladern, allgemein unter der Bezeichnung von "Zerstäubungseinrichtung" bekannt.

Insbesondere findet sie Anwendung bei Dieselmotoren mit Ölwanne, deren Inhalt durch eine Schmiermittelpumpe in Umlauf gehalten wird, wobei eine Speisepumpe mit flüssigem Brennstoff eine Einspritzpumpe und eine volumetrische* Pumpe versorgt, die mit ihrer Eingangsöffnung mit einer Direktspeisungsleitung für Luft oder mit der Eücklaufleitung eines Turboladers verbunden sind, der durch die Antriebsgase des Motors angetrieben wird, wobei die Ausgangsöffnung mit einer Luftzufuhrleitung des Motors verbunden ist,

Zweck der Zerstäubung des Brennstoffes in der Luftzufuhr ist die Begünstigung der Einleitung des Verbrennungsvorganges bei Diesel-Motoren,

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Man kennt bereits Zerstäubungseinrichtungen, die einen Beitrag von ungefähr 20% des notwendigen Kraftstoffes mittels eines Vergasers sicherstellen, der oberhalb der Luftleitung des Motors angeordnet ist und mit einer klassischen Einspritzvorrichtung verbunden ist, die den restlichen Brennstoff, d.h. ungefähr 80% liefert.

Ein solches System weist den Nachteil auf, dass eine sehr schlechte Mischung und eine schlechte Zerstäubung bei geringen Drehzahlen erreicht wird.

P Nach der französischen Patentanmeldung P. V. 162,147 vom 7,August 1968

hat man bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen, die es erlaubte, während der Anlaufzeit des Dieselmotors Öl oder Brennstoff jenseits des Turboladers mit Getriebe einzuspritzen, das im Hinblick einerseits auf einen Beitrag zur Dichtigkeit dieses Laders bei geringer Drehzahl und andererseits auf die eventuelle Benutzung des Brennstoffs zur Erleichterung der Verbrennungseinleitung. Jedoch ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Organen ausgerüstet ist, die verhindern, dass die Eindringung von Öl oder Brennstoff ausserhalb der Anlaufzeit erfolgt.

Im übrigen hat man entdeckt, dass es vorteilhaft ist, zumindest in f gewissen Fällen, gleichzeitig mit dem Brennstoff gewisse Flüssigkeiten

zu zerstäuben, wie z.B. Einschmier mittel. Soe erlaubt es die intermittierende Einführung von R einigungsöl aus der Ölwanne des Motors das Fehlen von Ölzuführungen zu den Ventilen zu kompensieren, das für turbogeladene Motoren typisch ist. Diese Ölzufuhr, insbesondere für die Einlassventile, die grosser sind und dementsprechend mehr dem Phänomen unterliegen, das als Rollphänomen auf Grund einer Torsion ihres Sitzes bezeichnet wird, womit eine starker Beitrag zur Lebensdauerverlängerung der Ventile durch Schmierung und "Dämpfung" ihres Anschlages auf ihre Abstützflächen geleistet wird,

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Dementsprechend und auf Grund der Tatsache,, dass einerseits eine konstante und korrekte Kraftstoff ζ er stäubung in der Zufuhr luft der Dieselmotoren immer günstig ist für die Einleitung der Verbrennung und auch mit der Tatsache, dass andererseits eine permanente oder intermittierende Zerstäubung gewisser Additive sich als vorteilhaft erwiesen hat, ist Erfindungszweck die Schaffung einer Dauerzerstäubungseinheit von Brennstoff-Flüssigkeit und zumindest intermittierender Zerstäubung von Additivflüssigkeiten bei Dieselmotor en, wie sie eingangs dezimiert wurden, d.h. Motoren mit einer volumetrischen Pumpe.

Letztere ist ein Korrektur-Gerät, das in variabler Weise vom Motor getrieben wird und manchmal als Entspannungsvorrichtung für die grossen Leistungen dient und manchmal als Kompressor bei geringen Belastungen des Motors, wobei die Verringerung der Verdichtung die Verwendung von sehr hoher Ladung ermöglicht. Solche Motoren wurden in der französischen Patentanmeldung Nr.P. V. 139.Ο48 vom 7. Februar 1968 der Anmelderin beschrieben.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Flüssigkeits-Zuführungsleitungen und die Zusatzleitungen in die Rücklauf leitung oberhalb der volumetrischen Pumpe münden, wobei letztere eine Getriebepumpe ist, die gleichzeitig als Pumpe und als Zerstäuber Verwendung findet.

Der Getriebe-Kompressor ist ein ausgezeichneter Zerstäuber, der ein Kraftstoff-Luftgemisch und einen Nebel genügend homogener Art schafft, damit die Aufteilung in einen Mehrzylindermotor korrekt erfolgt. Die energische Zerstäubung sehr wirksamer Art bei allen Drehzahlen des Motors führt zu einem Beginn der Oxydierung des Brennstoffs, was die Zündung begünstigt.

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Die Verkürzung der Zündzeit, die so erhalten wird, erweitert die Möglichkeiten der Verwendung verschiedenartiger Brennstoffe in Motoren für mehrere Brennstoffs orten.

Im Gegensatz zur Vergaser-Zerstäuber-Einrichtung funktioniert die Vorrichtung mit einer konstanten Menge« Durch entsprechende Regelung funktioniert der Motor im Leerlauf ganz einfach mittels einer Zerstäubermischung durch Selbstzündung ohne Verwendung der klassischen Einspritzung. Das erlaubt einen sehr leisen Leerlauf, vergleichbar zu dem von Benzinmotoren,

Dennoch kann unter gewissen Grenzbedingungen eine gewisse Flüssigkeitsmenge sich in dem Sammler kondensieren. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal erfasst man am tiefsten Punkt des Sammlers die eventuell sich abgesetzt habende Flüssigkeit, um sie neuerlich in die Zuführung des Getriebekompressors einzuspritzen» Wenn natürlich keine Flüssigkeit vorhanden ist, was allgemein der Fall ist, bildet eine solche Ableitung einen by-pass, der einer leichten Undichtigkeit des Kompressors gleichkommt. Aus diesem Grunde ist die Eingangs- oder Ausgangs-Querschnittsabmessung dieser Ableitung fast haarfein, was den Luftverlust s ehr gering gestaltet und die Verschiebung der eventuellen Flüssigkeit erleichtert«

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Hierin ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht im Querschnitt eines Dieselmotors mit Turbolader mit der erfindungsgemässen Vorrichtung,

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Fig. 2 eine Längsansicht des Motors nach der Linie H-II der Fig, I,

Der Dieselmotor 1 wird durch den Turbolader 2 überladen, der Luft in die Getriebepumpe 3 zurückdrängt, die mit variabler Geschwindigkeit von der Rolle 4, den Ringen 5 und der Rolle 6 angetrieben wird.

Die volumetrische Pumpe kann angetrieben werden ausgehend von der Kurbelwelle des Motors über eine Kraftübertragung mit variabler Geschwindigkeit, die bei der Pumpe zu einer Volumenabgabe führt, die manchmal grosser manchmal kleiner als der Hubraum des Motors ist.

Die Vorrichtung zum Antrieb mit variabler Geschwindigkeit wurde nicht dargestellt. Sie kann entweder mittels eines Reglers mit Trapezoid dienen oder hydraulisch über Pumpe und Motor unter anderem vom Trommeltyp vorgenommen werden.

In klassischer Weise ist der Motor mit einer Schmierölpumpe Ί, einer Speisepumpe 8 und einer Einspritzpumpe 9 versehen. Die Rücklaufleitung 1Θ verbindet den Turbolader 2 mit der Getriebepumpe 3, Sie durchläuft einen Temperaturaustauscher 11, der in seinem zweiten Kreis 12 von Kühlwasser des Motors mit geregelter Temperatur durchlaufen wird.

In diese Leitung 10 münden sehr nahe beim Eingang von Pumpe 3 Rohrleitungen 13, 14 und 15, die in Düsen 16, 17 und 18 enden.

Die Rohrleitung 13 ist direkt mit der Speisepumpe für Brennstoff 8 und die Rohrleitung 14 ist mit der Schmierpumpe 7 verbunden. Die Rohrleitung 15 sehr kleinen Querschnitts ist mit dem unteren Teil 19 des Zufuhr-Hauptsammlers 20 verbunden, der mit dem Zylinderkopf über Leitungen 21 verbunden ist.

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Im Rohr 13 befinden sich ein Hahn 22 und ein Rückschlagventil 23«, In der Rohrleitung 14 befindet sich ein Hahn 24 und unterhalb dieser Hähne ist eine Leitung 25 abgeleitet, die durch einen Hahn 26 geschlossen wird.

Der Betrieb ist folgender:

Sowie der Motor sich dreht, gibt die Kraftstoffzufuhrpumpe 8 einen Druck in der Grössenordnung von O, 5 kg/cm2 ab, der im allgemeinen höher ist als der Druck in Leitung 10, insbesondere, wenn Belastung und Drehzahl im mittleren oder niedrigen Bereich liegen.

Nach Durchlaufen der Düse 16 läuft der Brennstoff durch den Kompressor mit einer gewissen Geschwindigkeit und gelangt perfekt zerstäubt in den Sammler 20.

Der so gebildete Nebel verteilt sich in den Leitungen 21 und begünstigt die Verbrennung, wobei eine Tendenz zur Verkürzung der Zündzeit besteht. Natürlich erfolgt das normale Einspritzen gleichzeitig durch nicht dargestellte übliche Einspritzpumpen ausgehend von der Einspritzpumpe 9,

Die Kraftstoffabgabe durch die Düse 16 hängt von deren Querscnitt, von der Druckdifferenz zwischen der Zufuhrpumpe 8 und dem Rohr 10, nicht jedoch von der Motordrehzahl ab. Daraus folgt, dass der Anteil des zerstäubten Brennstoffes mit Motordrehzahlerhöhung abnimmt und auch mit der Belastungssteigerung, denn wenn die Belastung erhöht wird, steigt der Druck in Rohrleitung 10. Dies entspricht den gewünschten Betriebsbedingungen. Die Zerstäubereinrichtung begünstigt nicht nur das normale Funktionieren mit Dieselöl, sondern ermöglicht darüber hinaus auch ein Funktionieren mit gemischten Brennstoffen, wobei es klar ist, dass der Austauscher 11 die Temperatur der Luft oberhalb des Kompressors 3 auf einen Wert einreguliert, der sich in der Nähe der Reguliertemperatur des Motorkühlwassers bewegt.

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Man wird zu Voll-Last- Bedingungen kommen, wenn der Druck in der Leitung 10 höher ist als der Druck in der Speisepumpe 8. In diesem Falle gibt es keine Zerstäubung mehr, was günstig ist und das Rückschlagventil 23 hindert die Luft daran, in den Kraftstoff kr eis einzudringen.

Wenn nun das Fahrzeug beispielsweise ein Gefälle befährt und wenn man wünscht, dass der Brennstoff nichtmehr zugeführt wird, wird man unabhängig von der normalen Steuerung der Einspritzpumpe 9 den Hahn 22 schliessen.

Man kann auch wünschen, oberhalb der Ventile in zerstäubter Form eine kleine Menge Motoröl einzubringen, um das zu kompensieren, das wegen der Überladung nicht mehr angesaugt wird und zwar in die Ventilführungen« Dazu ist die Düse 17 und Rohrleitung 14 bestimmt. Wie das bereits gesagt wurde, hat diese intermittierende Reinigungsölzufuhr zum Zweck, das Fehlen von Ölaufstieg zu den Ventilen zu kompensieren, wie das für Motoren mit Überladung typische ist. Diese Ölzufuhr, insbesondere für die Einlassventile, die grosser und dementsprechend stärker dem Rollphänomen durch Drehung auf ihrem Sitz unterliegen, tragen stark zur Lebensdauer-Verläiigerung der Ventile durch Schmierung und Därqfung des Kontaktes auf den Abstützflächen bei. Der zusätzliche Ölnebel, der intermittierend dank den erfindungsgemässen Mitteln herangeführt wird, erlaubt es, diese Funktion sicherzustellen.

Dieses Intermittieren ist auf Grund der geringen notwendigen Ölmenge möglich (in der Grössenordnung von 0,1 g/PS), was die Verwendung einer ständigen Zufuhr überflüssig macht.

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Hahn 24 kann die Perioden steuern, bei denen man diesen Vorgang wünscht. Natürlich kann man ein verzögertes elektrischen Steuersystem oder auch eine mechanische Steuerung für diesen Hahn 24 vorsehen.

Ausserdem kann man durch die gleiche Düse 17 bei geschlossenem Hahn und offenem Hahn 26 eine andere Ölsorte oder ein unabhängiges Additiv, d,h, ein vom Schmierkreis des Motors unabhängiges Einführen.

Schliesslich kann die Rohrleitung 15 zur Düse 8 die Flüssigkeit zurückführen, die sich am tiefsgelegenen Punkt des Sammlers 20 angesammelt hat.

Man kommt insbesondere zur Volleistung des Motors, wenn der Druck im Kollektor 20 etwas geringer ist als der Druck in der Rohrleitung 10. Eine leichte Undichtigkeit der Rohrleitung 15 hat in diesem Falle keinerlei Bedeutung,

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Claims (1)

1. entansprüche.

   Vorrichtung zur permanenten Zerstäubung von Brennstoff und zur !mindest intermittierenden Zerstäubung von Additivflüssigkeiten in diesen Motoren mit einer Motorölwanne, wobei das darin enthaltene Öl durch eine Schmiermittelpumpe in Umlauf gehalten wird, mit einer Speisepumpe, die mit Brennstoff eine Einspritzpumpe versorgt und einer volumetrischen Pumpe, die mit ihrer Eingangs Öffnung mit einer Versorgungsleitung für direkte Luftzufuhr oder mit einer RücklaufLeitung eines Turboladers verbunden ist, der durch die Auspuffgase angetrieben wird und mit ihrer Ausgangsöffnung ist sie mit einer Luft zuführleitung für den Motor verbunden, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Brennstoff-Flüssigkeits-Zufuhrleitungen und die Additiv-Zufuhrleitungen über Düsen in die Rücklaufleitung oberhalb der volumetrischen Pumpe münden, wobei letztere eine Getriebepumpe ist, die gleichzeitig als Pumpe und als Zerstäubungsorgan verwendet wird.

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Düse 16 der Versorgungsleitung 13 für Brennstoff mit einer solchen Dimension vorgesehen ist und dass die Leitung in einer solchen Weise mit einer Leitung verbunden ist, die die Versorgungspumpe mit der Einspritzpumpe 9 verbindet, dass die Flüssigkeitsabgabe konstant ist.

   3, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensat-Rücklaufleitung 15, die an einem tiefliegenden Punkt der Luftzufuhrleitung 20 des Motors 1 in die Rücklaufleitung 10 oberhalb der volumetrischen Pumpe mündet, wobei der Querschnitt mindestens einer der Öffnungen der Rücklaufleitung so ausgebildet ist, dass eine Flüssigkeitsabgabe ermöglicht wird, die im wesentlichen der maximalen Kondensatbildung auf den Wänden der genannten Luftzufuhrleitung 20 entspricht,

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   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet., dass die Leitung für Additivzuführung 14 mit der Schmierpumpe 7 verbunden ist, wobei ein Hahn 24 in diese Olzufuhrleitung eingeschaltet ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hahn 24 mit intermittierender und vorher eingestellter Öffnung versehen ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsleitung 25 für ein Zusatz-Additiv mit einem Hahn 26 mit der Olzufuhrleitung 14 unterhalb des ersten Hahnes 24 verbunden ist«

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hahn 22 und oberhalb desselben ein Rückschlagventil 23 in den Brennstoffversorgungskreis 13 eingebracht sind,,

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