Luftgekühlte Brennkraftmaschine

Abstract

 Aufgeladene, luftgekühlte Brennkraftmaschinen, die von ca. 70% bis 100% ihrer Nenndrehzahl bei sinkendem Drehmoment eine annähernd konstante Leistung aufweisen, benötigen in diesem Drehzahlbereich auch nur eine konstante Kühlleistung. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäss die Drehzahl des Kühlluftgebläses in diesem Drehzahlbereich annähernd konstant gehalten, was dadurch erreicht werden kann, dass das Kühlluftgebläse über eine hydrodynamische Kupplung angetrieben wird, deren Füllungsgrad in Abhängigkeit von leistungsabhängigen Betriebsgrössen geregelt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, die von einer vorgebbaren Drehzahl an bis zur Nenndrchzahl bei sinkendem Drehmoment auf eine annähernd konstante Leistung geregelt wird.

[0002] Derartige Brennkraftmaschinen mit einer starken Drehmoment- überhöhung sind bekannt (Diesel and Gas Turbine Progress 1973, S. 17). Sie haben einen Drehmomentverlauf, der im oberen Drehzahlbereich sich weitgehend mit dem Verlauf der Leistungshyperbel deckt. Da in diesem Bereich die Leistung annähernd konstant ist, ist auch der Kühlleistungsbedarf annähernd konstant. Demgegenüber nimmt jedoch die Gebläseleistung mit steigender Drehzahl ständig zu. Dadurch ergeben sich im oberen Drehzahlbereich Leistungsverluste durch eine unnötige Kühlung der Brennkraftmaschine.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die tatsächliche Kühlleistung eines Kühlgebläses einer Brennkraftmaschine der erforderlichen Kühlleistung besser anzupassen. Diese Anfgabe wird bei einer Brcnnkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Drehzahl eines Kühlgebläses in dem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine mit konstanter Leistung annähernd konstant gehalten wird.

[0004] Durch die erfindungsgemäße Regelung paßt sich die Leistungsaufnahme des Kühlgebläses dem Kühlleistungsbedarf an, so daß im hohen Drehzahlbereich an der Abtriebswelle eine größere Nutzleistung zur Verfügung steht. Zudem ist das Gebläsegeräusch in der Relation zum Motorgeräusch verringert.

[0005] In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Kühlluftgebläse über eine hydrodynamische Kupplung angetrieben wird, dessen Füllung in Abhängigkeit von der Stellung einer Regelstange einer'Kraftstoffeinspritzpumpe mit Drehzahlregler gesteuert wird.

[0006] Bei konstanter Drehzahl ist die Regelstangenstellung in erster Näherung ein Maß für.die Leistung der Brennkraftmaschine und damit für die bezweckte Regelung sehr gut geeignet.

[0007] Die Füllung der hydrodynamischen Kupplung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch den statischen Druck des Kühlgebäses geregelt werden. Bei Überschreitung eines vorgebenen Haubendrucks, der mit der Kühlgebläsedrehzahl steigt, wird die Füllung der hydrodynamischen Kupplung reduziert.

[0008] Die Erfindung kann sowohl bei frei saugenden als auch bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen angewendet werden. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, die Füllung der hydrodynamischen Kupplung des Kühlgebläses durch den Ladedruck zu regeln. Bei Überschreiten eines vorgebenen Ladedrucks, wird die Füllung der hydrodynamischen Kupplung zunehmend reduziert.

[0009] Ferner können andere leistungsabhängige Betriebsgrößen, z. B. charakeristische Bauteiltemperaturen zur Regelung herangezogen werden. Die an sich bekannten thermostatischen Regelverfahren über Abgas-, Bauteil- oder Ablufttemperaturen lassen sich in vorteilhafter Weise mit der erfindungsgemäßen Gebläseauslegung kombinieren, wobei die letztgenannten Regelverfahren vorzugsweise für den Teillastbereich ihre Gültigkeit behalten.

[0010] In der Zeichnung ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Regelung anhand eines Schaubilds dargestellt.

[0011] In dem Schaubild sind über der Drehzahl der Brennkraftmaschine der Regelstangenweg Y_r,das Drehmoment M_d, die Gebläsedrehzahl n_G, die Leistung der Brennkraftmaschine N_e, der Drehzahlschlupf der hydrodynamischen Kupplung und die Gebläseantriebsleistung N_E aufgetragen. Alle Kenngrößen sind in Prozenten angegeben.

[0012] Im Drehzahlbereich von 70 % bis 100 % der Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine verläuft die Drehmomentlinie 1 ungefähr auf einer Leistungshyperbel 2.

[0013] Der Gebläseantrieb wird so ausgelegt, daß er bereits bei 70 % der Drehzahl der Brennkraftmaschine seine Nenndrehzahl erreicht. In diesem Betriebszustand ist die hydraulische Kupplung vollständig gefüllt, so daß ihr Schlupf annährend Null ist. Mit weiter Steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine wird der Ölzufluß zur Kupplung in Abhängigkeit von der Stellung einer Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder von anderen geeigneten Steuerung- oder Regelgliedern, die eine leistungsabhängige Stellgröße liefern, zunehmend gedrosselt, so daß der Schlupf des Gebläses bei Vollast und Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine ungefähr 30 % beträgt. Der Verlauf des Gebläseschlupfes ist im Schaubild mit 3 bezeichnet, wobei die gestrichelte Linie den ungeregelten Verlauf darstellt.

[0014] Die Leistungsaufnahme des Gebläses ist mit 4 bezeichnet. Sie nimmt mit steigender Drehzahl mit der dritten Potenz zu und erreicht bereits bei 70 % der Nenndrehzahl fast ihre volle Höhe. Ohne die erfindungsgemäße Regelung des Gebläses würde die Gebläseleistung entsprechend der gestrichelten Linie mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine weiter steigen und bei Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine etwa 300 % erreichen. Durch die Regelung wird dieser hohe Anstieg vermieden und entsprechend der Wirkungsgradminderung auf nur 130 % begrenzt. Die Kurven 5 und 6 geben den Verlauf der Gebläsedrehzahl bzw. der Leistung der Brennkraftmaschine wieder, während die Kurve 7 den Regelstangenweg darstellt.

Ansprüche

1. Luftgekühlte Brennkraftmaschine, die von einer vorgebbaren Drehzahl an bis zur Nenndrehzahl bei sinkendem Drehmoment auf eine annähernd konstante Leistung geregelt' wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl eines Kühlluftgebläses in diesem Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine annähernd konstant gehalten wird.

2.. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlluftgebläse über eine hydrodynamische Kupplung angetrieben wird, dessen Füllung in Abhängigkeit von der Stellung einer Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Drehzahlregler gesteuert wird.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung einer hydrodynamischen Kupplung des Kühlluftgebläses durch dessen statischen Druck geregelt wird.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit Abgasturboaufladung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung einer-hydrodynamischen Kupplung des Kühlluftgebläses durch den Ladedruck geregelt wird.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Teillastbereich die Füllung der hydrodynamischen Kupplung des Kühlluftgebläses in bekannter Weise thermostatisch in Abhängigkeit von Abgas-, Bauteil oder Ablufttemperatur geregelt wird.

Zeichnung