DE3322168C2

DE3322168C2 - Verfahren zum Betreiben einer Mehrzylinder-Dieselbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3322168C2
Application number: DE3322168A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Deutschmann; Gerd-Michael Dr.-Ing. 7778 Markdorf Wolters
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1986-06-26
Also published as: DE3322168A1; ES8502212A1; US4550568A; GB8413691D0; FR2549139B1; JPS608423A; IT8421173A1; GB2142090A; IT1174122B; ES531569A0; IT8421173A0; JPH0262710B2; FR2549139A1; CH662393A5

Abstract

Bei einer niedrigverdichtenden Dieselbrennkraftmaschine (10) wird beim Anlassen und im Teillastbetrieb mindestens ein als Motor arbeitender Zylinder (11) von mehreren, als Verdichter arbeitenden Zylindern (18, 21, 28) aufgeladen. Dabei eilen die Kolben der Verdichterzylinder (18, 21, 28) dem Kolben des Motorzylinders (11) voraus. Dadurch kann eine Aufladung des Motorzylinders während seines Verdichtungshubes stattfinden. Der Verdichterzylinder (28), der aufgrund seines großen Zündabstandes zum Motorzylinder nicht direkt in den Motorzylinder einspeisen kann, gibt seine geförderte Luft zunächst an einen anderen, günstiger gelegenen Verdichterzylinder (18) ab. Erst danach wird die Luft beider Verdichterzylinder (18 und 28) gemeinsam und parallel zu einem weiteren, ebenfalls günstig liegenden Verdichterzylinder (21) in den Motorzylinder (11) eingespeist.

Description

— mit einer von der Zündfolge der Motorbauart abhängigen Zuordnung der Motor- und der Verdichterzylinder, bei der mindestens einer is der Motorzylinder zu Beginn seines Verdichtungstaktes durch einen der ihm zugeordneten, vorlaufenden ersten Verdichterzylinder am Ende dessen Verdichtungstaktes aufgeladen wird,

— mit ein°r durch Ventile aufsteuerbaren Leitung zwiscVicn dem Motor- und dem ihm zugeordneten Verdichterzylinder,

dadurch gekennzeichnet, daß

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— der Motorzylinder (11) von zumindest einem weiteren (18) ihm gleichet maßen zugeordneten Verdichterzylinder aufgeladen wird und

— jeder Verdichterzylinder (18) von einem ihm voreilenden, ebenso zugeordneten Verdichterzylinder (28) zu Beginn seines Verdichtungstaktes vorgeladen werden kann.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer abgas-turboaufgeladenen Mehrzylinder-Dieselbrennkraftmaschine mit niedrigem geometrischem Verdichtungsverhältnis, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb gezündete, im Motorbetrieb arbeitende Motorzylinder von dabei als Verdichterzylinder betriebenen, nichtgezündeten Zylindern derselben Brennkraftmaschine aufgeladen werden,

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— mit einer von der Zündfolge der Motorbauart abhängigen Zuordnung der Motor- und der Verdichterzylinder, bei der mindestens ein Motorzylinder zu Beginn seines Verdichtungstaktes durch einen der ihm zugeordneten, vorlaufenden ersten Verdichterzylinder am Ende dessen Verdichtungstaktes aufgeladen wird,

— mit einer durch Ventile aufsteuerbaren Leitung zwischen dem Motor- und dem ihm zugeordneten Verdichterzylinder.

Eine Dieselbrennkraftmaschine mit diesen gattungsbildenden Merkmalen ist jeweils aus der DE-OS 48 411 sowie aus der DE-OS 29 08 718 vorbekannt. Dabei wird in den Motorzylindern die bei Start und Teillast fehlende bzw. mangelhafte Abgasturboaufladung ausgeglichen und bis zu einem bestimmten, niedrigen geometrischen Verdichtungsverhältnis eine für die Zündung ausreichend hohe Verdichtung mit entsprechenden Temperaturen erzielt.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die damit erzielbarc Aufladung des Motorzylinders begrenzt ist, weil jeder Motorzylinder zusätzlich zu der von ihm angesaugten Luftmenge nur die angesaugte Luftmenge des ihm zugeordneten Verdichterzylinders erhält Damit ist eine weitere, für die Verbesserung des Leistungsgewichtes der Brennkraftmaschine notwendige Absenkung des Verdichtungsverhältnisses in allen Zylindern ohne negative Rückwirkungen auf das Start- und Teillastverhalten nicht möglich.

Aus der DE-OS 28 47 527 ist es außerdem bekannt, bei einer Viertakt-V-Maschine die Zylinder ein^r Zylinderreihe durch entsprechende Anordnung von Leitungen und Ventilen im Zweitakt-Verfahren zur Aufladung der im Viertakt betriebenen Motorzylinder der anderen Zylinderreihe zu verwenden.

Weil jedoch die geförderte Ladeluft in die durch ein Ventil nach außen geschlossene Ansaugleitung der Motorzylinder geliefert wird, können die Motorzylinder aus der Umgebung keine, sondern nur die von den Verdichterzylindern gelieferte Luft ansaugen und erhalten wegen des Zweitakt-Betriebes der Verdichterzylinder ebenfalls höchstens die doppelte Luftmenge.

Schließlich ist es aus der DE-OS 24 31 828 und aus der DE-OS 31 25 647 bekannt, mehrere Verdichterzylinder einer Brennkraftmaschine zur Aufladung eines Motorzylinders heranzuziehen. Hierzu ist jedoch jeweils die Anordnung eines Zwischenbehälters notwendig, in den die Verdichterzylinder ihre angesaugte Luftmenge nach der Verdichtung einspeisen und von wo aus die Ladeluft dem Motorzylinder entweder über ein abhängig vom Arbeitstakt und Kolbenstellung des Motorzylinders gesteuertes Ventil oder über seine dabei nach außen abgesperrte Ansaugleitung und über sein reguläres Einlaßventil beim Ansaugtakt zugeführt wird.

Neben dem Aufwand für den Zwischenbehälter ergibt sich bei der ersten Variante der Nachteil des zusätzlichen Steuerungsaufwandes für das Ventil. Bei der zweiten Variante kann der Motorzylinder wiederum aus der Umgebung keine Luft ansaugen, so daß einer der Verdichterzylinder zum Ausgleich dieser fehlenden Ansaugluftmenge herangezogen werfen muß. Bei einer gegebenen Gesamt-Zylinderzahl und einer bestimmten Aufteilung in Motor- und Verdichtsrzylindcr kann damit der an sich mögliche Grad der Aufladung der Motorzylinder nicht erzielt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzusehen, mit dem bei einer Dieseibrennkraftmaschine der eingangs aufgeführten Art zumindest ein Motorzylinder ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand und ohne Anordnung eines Zwischenbehälters in höherem Maße als bisher bekannt aufgeladen wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

— der Motorzylinder von zumindest einem weiteren ihm gleichermaßen zugeordneten Verdichterzylinder aufgeladen wird und

— jeder Verdichterzylinder von einem ihm voreilenden, ebenso zugeordneten Verdichterzylinder zu Beginn seines Verdichtungstaktes vorgeladen werden kann.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Motorzylinder sehr stark aufgeladen werden kann, ohne daß hierzu komplizierte Verfahren mit Speicher und zusätzlichen Ventilsteuerungen angewendet werden müssen. Damit kann das geometrische Verdichtungsverhältnis in allen Zylindern weiter abgesenkt werden. Eüs können die einfachen, im praktischen Betrieb erprobten Schaltelemente der DE-OS 26 48 411 Verwendung finden. Der Mehraufwand, zusätzlicher Platzbedarf und

das Mehrgewicht halten sich in engen, vertretbaren Grenzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt die schematische Darstellung einer Mehrzylinder-Dieselbrennkraftmaschine 10 mit insgesamt zwanzig Zylindern 11 bis 30, die mit niedrigem geometrischem Verdichtungsverhältnis und dementsprechend hoher Turboaufladung betrieben werden können und darum ein günstiges Leistungsgewicht aufweisen. Zum Anlassen und bei kleiner Teillast, wenn die zugehörigen Abgasturbolader keine oder nur geringe Mengen an Ladeluft zur Verfügung stellen können, reicht die in den Zylindern erzielbare Verdichtungsendtemperatur zum Zünden des eingespritzten Kraftstoffes nicht aus. Darum werden dabei die Zylinder 16 bis 30 als Verdichterzylinder zum Liefern der Ladeluft für die weiterhin als Motorzylinder betriebenen Zylinder 11 bis 15 herangezogen. Dadurch wird jeder Motorzylinder ebenfalls an den Motorzylinder 11 ab, so daß im Motorzylinder 11 die von ihm angesaugte Luft und die Luft der drei Verdichterzylinder 18,21 und 28 verdichtet wird.

In derselben Weise, wie vorstehend für den Motorzylinder 11 beschrieben, werden die übrigen Motorzylinder 12 bis 15 von den Verdichterzylindern 16,17,19, 20, 22 bis 27,29 und 30 aufgeladen. Die Richtung, in der die verdichtete Luft jeweils gefördert wird, ist durch Pfeile gekennzeichnet.

ch zu der von ihm angesaugten Luft von der Luft

von jeweils drei Verdichterzylindern so star'c aufgeladen, daß die zur Zündung des eingespritzten Kraftstoffes notwendige Verdichtungsendtemperatur in den Motorzylindern sicher erreicht wird.

Am Beispiel des Motorzylinders 11 soll die Aufladung näher erläutert werden:

In bekannter Weise wird der Motorzylinder 11 von einem Verdichterzylinder 18 über eine Verbindungsleitung 31 aufgeladen. In der Verbindungsleitung 31 ist ein erstes, entsprechend dem Betriebszustand (Start, Teillast — mittlere Last, Vollast) der Brennkraftmaschine gesteuertes Ventil (nicht dargestellt) und ein zweites, bei Vorhandensein eines Überdruckes auf der Verdichterzylinderseite öffnendes Ventil (nicht dargestellt) angeordnet. Der Kolben des Verdienterzylinders 18 eilt dem Kolben des Motorzylinders 11 so weit voraus, daß der Motorzylinder 11 während seines Verdichtungshubes mit der verdichteten Luft des Verdichterzylinders 18 aufgeladen V/ird.

Um die Aufladung weiter zu steigern, wird der Molorzylinder 11 von einem weiteren, ihm gleichermaßen zugeordneten Verdichterzylinder 21 aufgeladen. Diese Möglichkeit besteht, wenn die Brennkraftmaschine eine große Zylinderzahl aufweist und dadurch zwei Zylinder mit dem für eine direkte Aufladung netwendigen Zündabstand zur Verfügung stehen, die während des Verdichtungshubes des Motorzylinders diesen aufladen können. Auch dieser zusätzliche Verdichterzylinder 21 ist mit dem Motorzylindei 11 über eine Leitung 36 kleinen Querschnittes mit Ventilen (nicht dargestellt) verbunden.

Eine weitere Steigerung der Aufladung wird in dem beschriebenen Beispiel dadurch erreicht, daß der Verdichterzylinder 18 von einem ihm zugeordneten Verdichtcrzylinder 28 zu Beginn seines Verdichtungstaktes vorgeladen wird. Der Kolben des Verdichterzylinders 28 muß dabei dem Kolben des Verdichterzylinders 18 voreilen und ist mit über eine Leitung 43 mit Ventilen (nicht dargestellt) verbunden.

Bei der Aufladung des Motorzylinders 11 gibt zunächst der Verdichterzylinder 28 seine angesaugte und verdichtete Luftmenge über die Leitung 43 an den Zylinder 18 ab. Im Zylinder 18 wird die Luft des Zylinders 28 zusammen mit der vom Zylinder 18 angesaugten Luft S5 verdichtet und über die Leitung 31 an den Motorzylinder 11 geliefert. Gleichze.tig gibt der Zylinder 21 seine angesaugte Luft nach Verdichtung über Leitung 36 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Betreiben einer abgas-turboaufgeladenen Mehrzylinder-Dieselbrennkraftmaschine mit niedrigem geometrischem Verdichtungsverhältnis, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb gezündete, im Motorbetrieb arbeitende Motorzylinder von dabei als Verdichterzylinder betriebenen, nichtgezündeten Zylindern derselben Brennkraftmaschine aufgeladen werden,