DE102004035301A1

DE102004035301A1 - Two-stroke diesel engine for propulsion of ship, has switching device to switch cylinder based on crankshaft`s crank angle and before piston of cylinder passes position so that exhaust gas discharge device closes in injecting operation mode

Info

Publication number: DE102004035301A1
Application number: DE102004035301A
Authority: DE
Inventors: Finn Quordrup Jensen
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN Energy Solutions Filial af MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP2006029327A; KR101120147B1; CH697943B1; KR20060046547A; DE102004035301B4; JP4699114B2

Abstract

The engine has an exhaust gas discharge device (10) that is opened in starting operation mode. A shifting device (22) shifts a cylinder (1) based on a crank angle of a crankshaft (4) that is phase shifted from the starting mode to an injecting operation mode, where the angle is assigned to a piston of the cylinder. The shifting takes place before the piston passes a position so that the discharge device closes in the injecting mode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor, insbesondere einen Zweitakt-Dieselmotor, mit mehreren, gemäß einer vorgegebenen Zündfolge phasenverschoben arbeitenden Zylindern, die jeweils einen durch einen mit einer Kurbelwelle zusammenwirkenden Kolben begrenzten, mit einer Verbrennungslufteinlasseinrichtung, einer Abgasauslasseinrichtung, einer Brennstoffeinspritzeinrichtung und einer Anlasslufteinlasseinrichtung versehenen Arbeitsraum aufweisen und die beim Anlassen des Motors mittels einer bei Erreichen einer Umschaltdrehzahl auslösbaren Umschalteinrichtung von einer Anlassbetriebsweise auf eine Einspritzbetriebswiese umschaltbar sind, wobei in der Anlassbetriebsweise zumindest bei einem Teil der Zylinder bei jedem Arbeitszyklus ein durch Anlassluft bewerkstelligter Arbeitshub und in der Einspritzbetriebsweise bei allen Zylindern bei jedem Arbeitszyklus ein durch Kraftstoffverbrennung bewerkstelligter Arbeitshub stattfinden.The The invention relates to a diesel engine, in particular a two-stroke diesel engine, with several, according to one predetermined firing order out of phase working cylinders, each one through delimiting a piston cooperating with a crankshaft, with a combustion air inlet device, an exhaust gas outlet device, a Fuel injector and a starting air intake device have provided working space and when starting the engine by means of a triggering when reaching a switching speed switching device can be switched from a starting operation mode to an injection operating field, wherein in the starting mode at least a part of the cylinder at each work cycle, a working stroke accomplished by starting air and in the injection mode for all cylinders at each Duty Cycle a fuel-fired work stroke occur.

Bei den bekannten Motoren dieser Art sind die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Abgasauslasseinrichtung für beide Betriebsweisen gleich. Es erfolgt daher auch in der Anlassbetriebsweise eine Verdichtung, die der Expansion der Anlassluft und bei der Umschaltung von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise der Massenträgheit der bewegten Organe entgegenwirkt. Sobald in der Anlassbetriebsweise eine vorgegebene Umschaltdrehzahl der Kurbelwelle erreicht ist, werden bisher alle Zylinder gleichzeitig von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise umgeschaltet. Infolge der nicht vermeidbaren Totzeiten der am Umschaltvorgang beteiligten Organe erfolgt die tatsächliche Umschaltung der einzelnen Organe jedoch mit entsprechendem Verzug gegenüber der Auslösung der Umschalteinrichtung, d. h. gegenüber dem Umschaltbefehl. Dies kann u.U. dazu führen, dass die Kraftstoffeinspritzung im Arbeitszyklus der Umschaltung unterbleibt. Bisher ist dabei aufgrund der oben beschriebenen Bremswirkung der Verdichtung ein Absinken der Drehzahl zu befürchten, was dazu führen kann, dass es zu keiner ordnungsgemäßen Zündung und Verbrennung mehr kommt. Es besteht daher die Gefahr eines Fehlstarts, was insbesondere bei der Durchführung von Manövriervorgängen in einem Hafen etc. katastrophale Folgen haben kann. Außerdem besteht die Gefahr, dass es zu Explosionen im Abgaskanal kommt. Um derartigen Nachteilen vorzubeugen muss eine hohe Umschaltdrehzahl vorgegeben werden. Dies ergibt jedoch einen hohen Verbrauch an Anlassluft und erfordert daher große Anlassluftflaschen mit großen zugeordneten Kompressoren, was zu einem hohen Bedarf an Bauraum führt, der bei Schiffen knapp ist. Der Verbrauch an Anlassluft kann auch durch Totzeit des Anlasslufteinlassventils noch weiter erhöht werden. Die bekannten Anordnungen erweisen sich daher als nicht einfach, kompakt, sicher und zuverlässig genug.at the known engines of this type are the opening and closing times the exhaust gas outlet for both modes are the same. It therefore also takes place in the starting mode a compression, which is the expansion of the starting air and at the switching from the starting operation mode to the injection mode of inertia of the moving ones Counteracts organs. Once in the starting mode a predetermined Switching speed of the crankshaft is reached, so far all cylinders simultaneously from the starting mode to the injection mode switched. Due to the unavoidable dead times of the switching process involved institutions, the actual switching of the individual takes place However, organs with a corresponding delay against the release of the Switching device, d. H. across from the switchover command. This may u.U. cause the fuel injection is omitted in the duty cycle of the changeover. So far, it is due the above-described braking effect of the compression a drop to fear the speed which can lead to that there is no proper ignition and Burning comes more. There is therefore a risk of a false start, which in particular in the implementation of maneuvering operations in a port, etc. can have catastrophic consequences. There is also the danger of explosions in the exhaust duct. To such To prevent disadvantages must be given a high switching speed become. However, this results in a high consumption of starting air and therefore requires large Occasional air bottles with large associated compressors, resulting in a high demand for space leads, the is scarce in ships. The consumption of starting air can also by Dead time of the starting air intake valve can be further increased. The known arrangements are therefore not easy, compact, safe and reliable enough.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dieselmotor eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie ein sparsamer Verbrauch von Anlassluft erreicht werden.Of these, It is therefore the object of the present invention to provide a Diesel engine mentioned above Kind with simple and inexpensive To improve funds so that high security and reliability as well as an economical consumption of starting air can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abgasauslasseinrichtung in der Anlassbetriebsweise länger geöffnet ist als in der Einspritzbetriebsweise und dass die Umschalteinrichtung die Zylinder in Abhängigkeit vom ihrem Kolben jeweils zugeordneten Kurbelwinkel der Kurbelwelle phasenverschoben von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise umschaltet, wobei die Umschaltung der Zylinder jeweils erfolgt, bevor ihr Kolben die Position, bei der in der Einspritzbetriebsweise die Abgasauslasseinrichtung schließt, passiert.These Task is inventively characterized solved, that the exhaust gas outlet device is opened longer in the starting mode as in the injection mode and that the switching device the cylinders in dependence from their piston respectively associated crank angle of the crankshaft phase shifted from the starting mode to the injection mode switches, whereby the switching of the cylinders takes place in each case, before her piston the position at which in the injection mode the exhaust gas outlet closes, happens.

Diese Maßnahmen stellen sicher, dass Verdichtungsvorgänge während der Anlassbetriebsweise verhindert werden können. Dennoch ist sichergestellt, dass jeder Zylinder nach seiner Umschaltung von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise noch einen vollständigen Verdichtungshub ausführen kann, so dass die anschließende, erste Einspritzung auch zu einer Zündung und Verbrennung und damit zu einer tatsächlichen Energiezufuhr führt. Zylinder, die zum Zeitpunkt der Auslösung der Umschalteinrichtung keine Möglichkeit mehr haben, innerhalb des dabei begonnenen Arbeitszyklusses noch einen vollständigen Verdichtungshub auszuführen, also die Position, bei der in der Einspritzbetriebsweise die Abgasauslasseinrichtung schließt, bereits passiert haben, werden erst beim nächsten Arbeitszyklus umgeschaltet und können daher zunächst nochmals Anlassluft bekommen. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen dementsprechend zu einem Umschaltmodus, bei dem bereits in einem Teil der Zylinder eine Verbrennung stattfindet, während andere Zylinder noch mit Anlassluft beaufschlagt werden, was eine hohe Energiezufuhr beim Umschaltvorgang ergibt und ein Absinken der Drehzahl vermeidet. Der Umschaltvorgang kann daher in vorteilhafter Weise bereits bei einer vergleichsweise niedrigen Umschaltdrehzahl eingeleitet werden, was sich vorteilhaft auf den Verbrauch von Anlassluft auswirkt. Man kommt daher in vorteilhafter Weise mit vergleichsweise kleinen Anlassluftflaschen aus. Dasselbe gilt für die diesen zugeordneten Kompressoren. Dennoch gewährleisten die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein sehr stabiles Startverhalten, sodass Fehlstarts zuverlässig vermieden werden. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen werden daher die eingangs geschilderten Nacheile der bekannten Anordnungen vollständig vermieden.These measures ensure that compression processes can be prevented during the starting mode. Nevertheless, it is ensured that each cylinder can still perform a complete compression stroke after its switchover from the starting mode to the injection mode, so that the subsequent, first injection also leads to ignition and combustion and thus to an actual energy supply. Cylinders, which at the time of triggering the switching device no longer have the possibility to carry out a complete compression stroke within the work cycle begun, ie the position at which the exhaust gas outlet device closes in the injection mode, have already happened, can not be switched until the next work cycle Therefore, first get air again. The measures according to the invention accordingly lead to a switching mode in which combustion already takes place in one part of the cylinder, while other cylinders are still subjected to starting air, which results in a high energy input during the switching process and avoids a decrease in the rotational speed. The switching operation can therefore be initiated advantageously already at a comparatively low switching speed, which has an advantageous effect on the consumption of starting air. It is therefore advantageous to use comparatively small starting air cylinders. The same applies to the associated compressors. Nevertheless, the measures according to the invention ensure a very stable starting behavior, so that false starts are reliably avoided. With him inventive measures are therefore completely avoided at the outset described late shares of the known arrangements.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können die Zylinder zur Erzielung einer besonders hohen Zuverlässigkeit von der Umschalteinrichtung zweckmäßig einzeln von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise umgeschaltet werden.advantageous Embodiments and appropriate training the parent Measures are in the subclaims specified. So can the Cylinder for achieving a particularly high reliability of the switching device suitably individually from the starting mode be switched to the injection mode.

Vorteilhaft kann die Umschalteinrichtung so ausgebildet sein, dass die Umschaltung jedes zur Umschaltung kommenden Zylinders erst erfolgt, nachdem sein Kolben die Position, bei der in der Einspritzbetriebsweise die Einspritzung beendet ist, passiert hat. Hierdurch werden Fehleinspritzungen zuverlässig vermieden.Advantageous the switching device can be designed so that the switching each cylinder coming to the switching takes place only after its piston the position at which in the injection mode the injection has ended, has passed. As a result, incorrect injections reliable avoided.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass bei einer Umschaltung eines Zylinders von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise im Kurbelwinkelbereich zwischen Öffnen und Schließen der Anlasslufteinlasseinrichtung diese bis zu ihrer in der Anlassbetriebsweise regulären Schließposition geöffnet bleibt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Anlassluftenergie soweit wie möglich genutzt wird.A further expedient measure may therein exist that when switching a cylinder from the starting mode on the injection mode in the crank angle range between opening and Shut down the starting air intake device until its in the starting mode regular closed position open remains. This will ensure that the starting air energy as far as possible is being used.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, dass solche Zylinder, deren Kolben innerhalb des Arbeitszyklusses, in den die Auslösung der Umschalteinrichtung fällt, bei der Auslösung der Umschalteinrichtung die Position, bei der in der Einspritzbetriebsweise die Abgasauslasseinrichtung schließt, noch nicht passiert haben, innerhalb dieses Arbeitszyklusses umgeschaltet werden und die anderen Zylinder innerhalb des jeweils nächsten Zyklusses. Hierdurch verkürzt sich der Umschaltvorgang auf wenige Arbeitszyklen, in der Regel zwei Arbeitszyklen.A Particularly preferred embodiment of the parent measures may be that such cylinders whose pistons within the Arbeitszyklusses, in the triggering of the switching device falls when triggered the switching means the position at which in the injection mode the exhaust gas outlet closes, have not yet happened be switched within this work cycle and the others Cylinder within the next one Cycle. This shortens the switching process to a few working cycles, as a rule two working cycles.

Vorteilhaft kann die Abgasauslasseinrichtung in der Anlassbetriebsweise erst kurz vor dem oberen Totpunkt schließen. Hierdurch wird auch eine leichte Verdichtung vermieden. Vorteilhaft kann die Abgasauslasseinrichtung in der Anlassbetriebsweise ferner erst später geöffnet werden als in der Einspritzbetriebsweise. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise der Arbeitshub der Anlassluft vergrößern.Advantageous the exhaust gas outlet device in the starting mode only close just before top dead center. This is also an easy Compaction avoided. Advantageously, the exhaust gas outlet Furthermore, in the starting mode of operation, they will be opened later than in the injection mode. By doing so leaves Advantageously increase the working stroke of the starting air.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass der Abstand zwischen der Position, bei der die Anlasslufteinlasseinrichtung schließt und der Position, bei der die Abgasauslasseinrichtung öffnet, so gewählt ist, dass die in den Arbeitsraum eingebrachte Anlassluft bis auf den Druck der vor der Verdichtung in den Arbeitsraum eintretenden Luft expandieren kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass keine Anlassluftenergie verloren geht. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls von Vorteil, wenn die Abgasauslasseinrich tung in der Anlassbetriebsweise schließt bevor die Anlasslufteinlasseinrichtung öffnet.A further advantageous measure may be that the distance between the position, at closing the starting air intake device and the position at which the exhaust gas outlet opens, so chosen is that the priming air introduced into the working space up to the pressure of the entering before the compression in the working space Air can expand. This ensures that no Starting air energy is lost. In this context, it is also advantageous if the Abgasauslasseinrich tion in the starting mode includes before the starting air intake device opens.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist ein elektronisch gesteuerter Motor vorgesehen. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Verwirklichung einer frei wählbaren, von einem mechanischen Antrieb unabhängigen Steuerung der Organe der Einspritzeinrichtung, der Abgasauslasseinrichtung und der Anlasslufteinlasseinrichtung, so dass deren Einsatzbeginn- und -endzeitpunkte auf höchst einfache Weise entsprechend den Bedürfnissen der Erfindung verschiebbar sind. Diese Maßnahmen bieten zudem den Vorteil, Totzeiten der steuerbaren Organe auf einfache Weise auszugleichen.In Further development of the invention is an electronically controlled Engine provided. this makes possible in a simple way the realization of a freely selectable, independent of a mechanical drive control of the organs the injector, the exhaust gas outlet device and the starting air intake device, so that their Einsatzbeginn- and -endzeitpunkte on the most simple Way according to the needs the invention are displaced. These measures also offer the advantage To compensate dead times of the controllable organs in a simple way.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous embodiments and expedient developments of the higher-level measures are specified in the remaining subclaims and from the the following example description with reference to the drawing closer.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:In the drawings described below show:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dieselmotors, 1 a schematic representation of a diesel engine according to the invention,

2 einen Zylinder der Anordnung gemäß 1 mit einem Zyklus der Einspritzbetriebsweise und 2 a cylinder of the arrangement according to 1 with a cycle of injection mode and

3 einen Zylinder der Anordnung gemäß 1 mit einem Zyklus der Anlassbetriebsweise. 3 a cylinder of the arrangement according to 1 with one cycle of the starting mode.

Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung sind Zweitakt-Großdieselmotoren, wie sie beispielweise für Schiffsantriebe Verwendung finden. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Motoren sind an sich bekannt.Main application the present invention are two-stroke large diesel engines, as for example Ship propulsion use find. The basic structure and mode of action of such Engines are known.

Der in 1 dargestellte Zweitakt-Großdieselmotor enthält mehrere, hier vier in Reihe nebeneinander angeordnete Zylinder 1, die jeweils einen durch einen auf- und abgehend bewegbaren Kolben 2 begrenzten Arbeitsraum 3 aufweisen. Die Kolben 2 wirken jeweils über eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer Kurbelwelle 4 zusammen. Die Kraftübertragungseinrichtung ist hier als Pleuelverbindung 5 angedeutet. Bei Großdieselmotoren enthält die Kraftübertragungseinrichtung in der Praxis jedoch einen hier nicht näher dargestellten Kreuzkopf, der über eine Kolbenstange mit dem zugeordneten Kolben verbunden ist und über eine Pleuelverbindung mit der Kurbelwelle zusammenwirkt.The in 1 illustrated two-stroke large diesel engine contains several, here four in series juxtaposed cylinder 1 , each one by a reciprocally movable piston 2 limited work space 3 exhibit. The pistons 2 each act via a power transmission device with a crankshaft 4 together. The power transmission device is here as a connecting rod connection 5 indicated. In large diesel engines, the power transmission device contains in practice, however, a crosshead, not shown here, which is connected via a piston rod with the associated Kol ben is connected and cooperates via a connecting rod connection with the crankshaft.

Die Kurbelwelle 4 ist direkt oder indirekt mit einem anzutreibenden Aggregat gekoppelt. Im dargestellten Beispiel ist die Kurbelwelle 4 direkt mit einem Schiffspropeller 6 verbunden. Dieser kann, wie in 1 angedeutet, als Festpropeller, das heißt als Propeller mit feststehenden Schaufeln, ausgebildet sein.The crankshaft 4 is coupled directly or indirectly with an aggregate to be driven. In the example shown, the crankshaft 4 directly with a ship propeller 6 connected. This one can, as in 1 indicated, as a fixed propeller, that is as a propeller with fixed blades, be formed.

Im normalen Betrieb werden die Arbeitsräume 3 der Zylinder 1 mit aus der Umgebung entnommener, zur Verbrennung benötigter Luft, d. h. mit Verbrennungsluft, versorgt, die durch den jeweils zugeordneten Kolben 2 soweit verdichtet wird, dass anschließend eingespritzter Brennstoff zündet. Infolge der anschließenden Verbrennung des Brennstoffs wird der Kolben 2 nach unten bewegt. Nach der Verbrennung werden die dabei entstandenen Abgase ausgestoßen.In normal operation, the work spaces 3 the cylinder 1 with taken from the environment, required for combustion air, ie with combustion air, supplied by the respective associated piston 2 is compressed so that subsequently injected fuel ignites. As a result of the subsequent combustion of the fuel, the piston becomes 2 moved down. After combustion, the resulting exhaust gases are expelled.

Es finden daher bei jedem Arbeitszyklus ein Verdichtungshub des Kolbens 2, eine Kraftstoffeinspritzung, ein Arbeitshub des Kolbens 2 sowie ein Auspuff- und Füllungsvorgang statt. Diese Betriebsweise wird nachstehend als Einspritzbetriebsweise bezeichnet.It therefore find at every working cycle a compression stroke of the piston 2 , a fuel injection, a working stroke of the piston 2 as well as an exhaust and filling process. This operation will be referred to as injection mode hereinafter.

Jeder Zylinder besitzt eine Verbrennungslufteinlasseinrichtung, hier in Form von im unteren Zylinderbereich angeordneten, vom jeweils zugeordneten Kolben 2 steuerbaren Lufteinlasschlitzen 7, über die der jeweils zugeordnete Arbeitsraum 3 mit Verbrennungsluft versorgt, d.h. gefüllt wird. Zur Einspritzung von Brennstoff besitzt jeder Zylinder 1 wenigstens eine Brennstoffeinspritzeinrichtung, hier in Form einer Einspritzdüse 8, die an eine Brennstoffversorgungsleitung 9 angeschlossen ist. Ferner enthält jeder Zylinder 1 eine Abgasauslasseinrichtung hier in Form wenigstens eines Auslassventils 10, das einem vom Arbeitsraum 3 abgehenden Abgasauslass 11 zugeordnet ist, an den ein Auslasskanal 12 anschließt.Each cylinder has a combustion air inlet device, here in the form of arranged in the lower cylinder region, from each associated piston 2 controllable air inlet slots 7 via which the respectively assigned working space 3 supplied with combustion air, that is filled. For injection of fuel each cylinder possesses 1 at least one fuel injection device, here in the form of an injection nozzle 8th connected to a fuel supply line 9 connected. Furthermore, each cylinder contains 1 an exhaust gas outlet device here in the form of at least one exhaust valve 10 the one from the workroom 3 outgoing exhaust outlet 11 is assigned to an outlet channel 12 followed.

Zum Anlassen d.h. Starten des Motors wird der Arbeitsraum 3 aller oder ausgewählter Zylinder 1 bei der Abwärtsbewegung des jeweils zugeordneten Kolbens 2 mit Anlassluft beaufschlagt. Dabei handelt es sich um Pressluft, die in hier nicht näher dargestellten Anlassluftflaschen bereitgehalten wird, denen ebenfalls nicht näher dargestellte Kompressoren zugeordnet sind. Mit Hilfe dieser Kompressoren werden die Anlassluftflaschen im normalen Betrieb aufgeladen. Eine Vorschrift besagt, dass die Anlassluftflaschen so dimensioniert sein müssen, dass mindestens zwölf Starts durchführbar sind. Beim Anlassen findet bei jedem Arbeitszyklus zunächst ein durch die komprimierte Anlassluft bewerkstelligter Arbeitshub und danach ein Auspuffvorgang statt. Diese Betriebsweise wird nachstehend als Anlassbetriebsweise bezeichnet.For starting, ie starting the engine becomes the working space 3 all or selected cylinders 1 in the downward movement of the respective associated piston 2 subjected to starting air. This is compressed air, which is kept ready in this case not shown in detail, which are also not shown compressors assigned. With the help of these compressors, the starting air cylinders are charged during normal operation. A regulation states that the starting air cylinders must be dimensioned so that at least twelve launches are feasible. When starting, at each work cycle, there is first a working stroke accomplished by the compressed starting air and then an exhaust process. This operation will hereinafter be referred to as a cranking operation.

Zur Einleitung der Anlassluft sind die Zylinder 1 jeweils mit einer Anlasslufteinlasseinrichtung versehen. Hierbei handelt es sich um ein Einlassventil 13, das eine im oberen Zylinderbereich vorgesehene Einlassöffnung kontrolliert, die über eine Verbindungsleitung 14 mit einer hier nicht näher dargestellten Anlassluftflasche verbunden ist.To initiate the starting air are the cylinders 1 each provided with a starting air intake device. This is an inlet valve 13 , which controls an inlet opening provided in the upper cylinder area, via a connecting line 14 is connected to a starter air cylinder not shown here.

Den Auslassventilen 10 ist jeweils eine Betätigungseinrichtung 15, beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders, zugeordnet, der seinerseits mittels elektrisch oder elektronisch betätigbarer Organe steuerbar ist. Ebenso sind den Einspritzventilen 8 und den Anlassluft-Einlassventilen 13 elektrisch oder elektronisch betätigbare Organe zugeordnet. Diese elektrisch oder elektronisch betätigbaren Organe sind hier mittels einer zugeordneten, elektronischen Steuereinrichtung 16 steuerbar, wie durch von dieser abgehende Signalleitungen 17, 18, 19 angedeutet ist. Der Steuereinrichtung 16 ist ein die Winkelstellung der Kurbelwelle 4 abtastender Sensor 20 zugeordnet. Zur Verarbeitung der Sensorsignale enthält die Steuereinrichtung 16 einen Rechner 21, der über eine Signalleitung 24 mit dem Sensor 20 verbunden ist.The exhaust valves 10 each is an actuator 15 , For example, in the form of a hydraulic cylinder assigned, which in turn is controllable by means of electrically or electronically actuated organs. Likewise, the injectors 8th and the starting air intake valves 13 assigned electrically or electronically operable organs. These electrically or electronically operable members are here by means of an associated electronic control device 16 controllable, as by outgoing from this signal lines 17 . 18 . 19 is indicated. The control device 16 is a the angular position of the crankshaft 4 scanning sensor 20 assigned. For processing the sensor signals, the control device contains 16 a calculator 21 that has a signal line 24 with the sensor 20 connected is.

Der Motor kann aber auch insgesamt als elektronisch steuerbarer Motor ausgebildet sein, der mit einem die Winkelstellung der Kurbelwelle 4 abtastenden Sensor 20 zusammenwirkenden Zentralrechner zur elektronischen Steuerung aller elektronisch steuerbaren Organe versehen ist. In jedem Fall macht die Elektronik einen mechanischen Steuerantrieb der oben genannten Organe entbehrlich und stellt auf einfache Weise sicher, dass diese unabhängig voneinander einzeln gesteuert werden können und Verschiebungen der Steuerpunkte möglich sind. Ebenso ist es dabei auf einfache Weise möglich, die zu steuernden Organe, hier zumindest der Abgasauslasseinrichtung, der Brennstoffeinspritzeinrichtung und der Anlasslufteinlasseinrichtung, mit einem der Totzeit dieser Organe entsprechenden Vorlauf anzusteuern, so dass der tatsächlich erwünschte Kurbelwinkel für die Schaltung erreicht wird. Der durch die Totzeit bewirkte Kurbelwinkelversatz der Schaltpunkte ist geschwindigkeitsabhängig, was jedoch rechnerisch leicht erfassbar ist.The engine can also be designed as a total electronically controllable engine, with the angular position of the crankshaft 4 scanning sensor 20 cooperating central computer for the electronic control of all electronically controllable organs is provided. In any case, the electronics dispenses with the need for a mechanical control drive of the above-mentioned devices and ensures in a simple manner that these can be controlled independently of one another and displacements of the control points are possible. Likewise, it is possible in a simple manner to control the organs to be controlled, in this case at least the exhaust gas outlet device, the fuel injection device and the starting air inlet device, with a feed corresponding to the dead time of these devices, so that the actually desired crank angle for the circuit is achieved. The caused by the dead time crank angle offset of the switching points is speed-dependent, but this is mathematically easily detectable.

Dem Motor ist eine Umschalteinrichtung 22 zugeordnet, durch welche beim Anlassen des Motors eine Umschaltung von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise bewerkstelligt wird. Die Umschalteinrichtung 22 ist der elektronischen Steuereinrichtung 16 zugeordnet bzw. in dieser enthalten. Die Umschalteinrichtung 22 wird ausgelöst, sobald beim Anlassvorgang eine vorgegebene Drehzahl der Kurbelwelle 4 erreicht ist. Der Auslösebefehl kann mit Hilfe des Rechners 21 automatisch gegeben werden. Der erste Startbefehl kann auch manuell ausgelöst werden, wie durch eine Eingabeeinrichtung 23 angedeutet ist.The engine is a switching device 22 assigned, by which, when starting the engine, a changeover from the starting mode to the injection mode is accomplished. The switching device 22 is the electronic control device 16 assigned or contained in this. The switching device 22 is triggered as soon as a specified speed of the crankshaft during the starting process 4 is reached. The trigger command can with Help of the computer 21 be given automatically. The first start command may also be triggered manually, such as by an input device 23 is indicated.

Die Einspritzbetriebsweise, die dem Normalbetrieb entspricht, und die Anlassbetriebsweise, die nur zum Starten des Motors verwendet wird, ergeben sich anschaulich aus den 2 und 3. Dabei ist jeweils die von der Kurbelwelle 4 durchgeführte Drehbewegung als Kurbelwinkelkreis angedeutet. Ein Arbeitszyklus umfasst bei einem Zweitaktmotor eine Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 2 und damit eine Drehung der Kurbelwelle 4 um 360°. Jeder Punkt des Kurbelwinkelkreises entspricht dementsprechend einer entsprechenden Stellung des Kolbens 2 während des eine auf- und abgehende Bewegung des Kolbens 2 umfassenden Arbeitszyklusses. Der obere Totpunkt ist jeweils mit OT, der untere Totpunkt jeweils mit UT bezeichnet.The injection mode, which corresponds to the normal operation, and the starting mode, which is used only for starting the engine, are shown clearly from the 2 and 3 , In each case, that of the crankshaft 4 performed rotary motion indicated as a crank angle circle. A duty cycle in a two-stroke engine includes up and down movement of the piston 2 and thus a rotation of the crankshaft 4 around 360 °. Each point of the crank angle circle accordingly corresponds to a corresponding position of the piston 2 during the one-and-out movement of the piston 2 comprehensive work cycle. The top dead center is in each case labeled with TDC, the bottom dead center in each case with UT.

In der Einspritzbetriebsweise wird das Auslassventil 10 in einem Kurbelwinkelbereich vor UT geöffnet und in einem Kurbelwinkelbereich nach UT geschlossen. Der vor UT liegende Öffnungszeitpunkt ist in 2 durch die Position 30, der nach UT liegende Schließzeitpunkt durch die Position 31 angedeutet. Der Winkelabstand zwischen den Positionen 30 und 31 soll im dargestellten Beispiel etwa 60° betragen. Je nach Bauweise sind hiervon jedoch Abweichungen selbstverständlich möglich. Im Bereich des oberen Totpunkts erfolgt die Brennstoffeinspritzung. Diese kann zweckmäßig kurz vor OT beginnen und etwas nach OT enden. Der Beginn der Einspritzung ist in 2 durch die Position 32, das Ende der Einspritzung durch die Position 33 angedeutet. Der Abstand zwischen den Positionen 32 und 33 beträgt im dargestellten Beispiel etwa 30°. Selbstverständlich sind auch hier Abweichungen möglich.In the injection mode, the exhaust valve becomes 10 opened in a crank angle range before UT and closed in a crank angle range to UT. The opening time before UT is in 2 through the position 30 , the closing time point after UT lying by the position 31 indicated. The angular distance between the positions 30 and 31 should be about 60 ° in the example shown. Depending on the design, however, deviations are of course possible. In the area of top dead center, the fuel injection takes place. This can usefully start shortly before TDC and end a bit after TDC. The beginning of the injection is in 2 through the position 32 , the end of the injection by the position 33 indicated. The distance between the positions 32 and 33 is about 30 ° in the example shown. Of course, deviations are possible here as well.

In der Anlassbetriebsweise ist die Abgasauslassöffnung 11 wesentlich länger geöffnet als in der Einspritzbetriebsweise, um sicherzustellen, dass beim Aufwärtshub des Kolbens 2 keine Verdichtung erfolgt und somit dem Kolben 2 keine Kraft entgegenwirkt. Der Schließzeitpunkt des Auslassventils 10 ist daher, wie aus 3 ersichtlich ist, von der Position 31 in 2 auf eine kurz vor OT sich befindende Position 31a verlegt. Die Position 30 für das Öffnen des Auslassventils 10 kann unverändert bleiben oder vorteilhaft mehr an UT angenähert werden. Die Brennstoffeinspritzeinrichtung ist in der Anlassbetriebsweise passiviert, d. h. abgeschaltet.In the starting mode, the exhaust outlet is 11 opened much longer than in the injection mode, to ensure that during the upward stroke of the piston 2 no compression takes place and thus the piston 2 no force counteracts. The closing time of the exhaust valve 10 is, therefore, like out 3 it can be seen from the position 31 in 2 to a position just before TDC 31a laid. The position 30 for opening the exhaust valve 10 can be left unchanged or advantageously more approximate to UT. The fuel injection device is passivated in the starting mode, ie switched off.

Zur Bewerkstelligung einer Drehung der Kurbelwelle 4 werden die Arbeitsräume 3 aller oder ausgewählter Zylinder 1 mit Anlassluft beaufschlagt. Hierzu wird die jeweils zugeordnete Anlasslufteinlasseinrichtung entsprechend betätigt. Das der Anlasslufteinlasseinrich tung zugeordnete Einlassventil 13 öffnet gemäß 3 im Bereich des oberen Totpunkts, vorzugsweise kurz vor OT. Der Öffnungszeitpunkt ist in 3 durch die Position 35 angedeutet. In jedem Fall öffnet das Einlassventil 13 erst, nachdem das Auslassventil 10 geschlossen hat. Die Position 35 ist daher der Position 31a in Drehrichtung nachgeordnet. Das Einlassventil 13 schließt bei der Position 36, die weit nach OT liegt, jedoch der Position 30, bei der das Auslassventil 10 öffnet, in Drehrichtung vorgeordnet ist.To accomplish a rotation of the crankshaft 4 become the workrooms 3 all or selected cylinders 1 subjected to starting air. For this purpose, the respectively assigned starting air intake device is actuated accordingly. The inlet valve associated with the starting air inlet device 13 opens according to 3 in the region of top dead center, preferably just before TDC. The opening time is in 3 through the position 35 indicated. In any case, the inlet valve opens 13 only after the exhaust valve 10 closed. The position 35 is therefore the position 31a downstream in the direction of rotation. The inlet valve 13 closes at the position 36 far to the OT, but the position 30 in which the exhaust valve 10 opens, is arranged upstream in the direction of rotation.

Zweckmäßig ist der Abstand zwischen der Position 36, bei der die Anlasslufteinlasseinrichtung 13 schließt und der Position 30, bei der die Abgasauslasseinrichtung 10 öffnet, so gewählt, dass die in den Arbeitsraum 3 eingebrachte Anlassluft bis auf den Druck der vor der Verdichtung in den Arbeitsraum 3 eintretenden Luft expandieren kann. Dies ermöglicht eine vollständige Ausnutzung der Energie der Anlassluft. Zur Verlängerung des durch die Anlassluft bewerkstelligten Arbeitshubs kann dabei die Position 30, bei der das Auslassventil 10 öffnet, gegenüber dem Einspritzbetrieb mehr in Richtung UT verschoben werden, so dass das Auslassventil 10 in der Anlassbetriebsweise später öffnet als in der Einspritzbetriebsweise.Appropriately, the distance between the position 36 in which the starting air intake device 13 closes and the position 30 in which the exhaust gas outlet device 10 opens, so chosen that in the work space 3 introduced starting air up to the pressure of the prior to compression in the working space 3 entering air can expand. This allows full utilization of the energy of the starting air. To extend the effected by the starting air working stroke while the position 30 in which the exhaust valve 10 opens, opposite to the injection mode will be moved more towards UT, leaving the exhaust valve 10 in the cranking mode opens later than in the injection mode.

Beim Übergang von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise, der wie oben bereits erwähnt wurde, eingeleitet wird, wenn in der Anlassbetriebsweise eine vorgegebene Geschwindigkeit der Kurbelwelle 4 erreicht worden ist, werden erfindungsgemäß nicht alle Zylinder 1 gleichzeitig umgeschaltet, sondern in Abhängigkeit von der Kolbenstellung, d. h. von dem ihrem Kolben 2 jeweils zugeordneten Kurbelwinkel der Kurbelwelle 4 phasenverschoben und zwar derart, dass der bzw. die Zylinder 1, deren bzw. dessen Kolben 2 bei Auslösung der Umschalteinrichtung 22 noch die Möglichkeit haben, innerhalb des Arbeitszyklusses, in den die Auslösung der Umschalteinrichtung 22 fällt, einen vollständigen Verdichtungshub durchzuführen, das heißt die Position 31, bei welcher das Auslassventil 10 in der Einspritzbetriebsweise schließt, noch nicht überschritten haben, innerhalb des Arbeitszyklusses umgeschaltet werden, in den die Auslösung der Umschalteinrichtung 22 fällt. Die anderen Zylinder 1 werden erst beim nächsten Arbeitszyklus umgeschaltet und bekommen daher zunächst noch Anlassluft. Die phasenverschobene Umschaltung der Zylinder kann gruppenweise oder vorzugsweise einzeln erfolgen.In the transition from the starting mode to the injection mode, which was mentioned above, is initiated when in the starting mode, a predetermined speed of the crankshaft 4 has been achieved, not all cylinders according to the invention 1 switched simultaneously, but in function of the piston position, ie of the piston 2 respectively associated crank angle of the crankshaft 4 out of phase in such a way that the cylinder or cylinders 1 , whose or the piston 2 when triggering the switching device 22 still have the possibility, within the working cycle, in which the triggering of the switching device 22 falls to perform a complete compression stroke, that is the position 31 in which the exhaust valve 10 in the injection mode closes, have not yet exceeded, be switched within the working cycle, in the triggering of the switching device 22 falls. The other cylinders 1 are only switched at the next working cycle and therefore initially get cranking air. The phase-shifted switching of the cylinders can be done in groups or preferably individually.

Es ergibt sich somit ein Umschaltmodus, bei dem manche Zylinder 1 noch mit Anlassluft beaufschlagt werden und andere bereits eine Brennstoffeinspritzung bekommen, die zu einer Zündung und Verbrennung führt. Auf diese Weise wird daher die Einbringung von Energie in den Motor während der Umschaltung optimiert, was zu sehr stabilen Umschaltverhältnissen beträgt und Fehlstarts vermeidet. Die Umschaltung kann hier auch schon bei einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit durchgeführt werden, was Anlassluft einspart und dazu beiträgt, dass man mit vergleichsweise geringem Druck der Anlassluft auskommt. Insgesamt sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen einer platzsparenden Bauweise der Anlassluftbereitstellungseinrichtung sehr förderlich. Die hohe Energieeinbringung während des Umschaltvorgangs erweist sich insbesondere auch dort als besonders vorteilhaft, wo mit dem Motor eine vergleichsweise große Last verbunden ist, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form des Festpropellers 6.This results in a switching mode in which some cylinders 1 still be charged with starting air and others already get a fuel injection, which leads to an ignition and combustion. In this way, therefore, the introduction of energy into the engine during the switching is optimized, which is very stable switching ratios and avoids false starts. The switchover can also be carried out at a comparatively low speed, which saves starting air and helps to ensure that the starting air is handled with comparatively low pressure. Overall, the measures according to the invention of a space-saving design of the starting air supply device are very conducive. The high energy input during the switching process proves to be particularly advantageous even there where a comparatively large load is connected to the motor, as in the illustrated embodiment in the form of the fixed propeller 6 ,

Um die Energie der Anlassluft voll auszunutzen, kann vorgesehen sein, dass bei einer Umschaltung eines Zylinders 1 von der Anlassbetriebsweise auf die Einspritzbetriebsweise im Kurbelwinkelbereich zwischen Öffnen und Schließen der Anlasslufteinlasseinrichtung 13 diese bis zu ihrer in der Anlassbetriebsweise regulären Schließposition 36 geöffnet bleibt. Es wäre aber auch denkbar, die Umschaltung der Zylinder 1 erst dann erfolgen zu lassen, wenn der betreffende Kolben 2 die Position 36, bei der in der Anlassbetriebsweise das Einlassventil 13 schließt, bereits passiert hat Um eine Fehleinspritzung vom Brennstoff zu vermeiden, erfolgt die Umschaltung des Zylinders bzw. der Zylinder, der bzw. die während des Arbeitszyklusses umgeschaltet werden, in den die Auslösung der Umschalteinrichtung 22 fällt, in jedem Fall erst dann, wenn der betreffende Kolben 2 die Position 33 passiert hat, bei der in der Einspritzbetriebsweise die Einspritzung beendet ist.To fully exploit the energy of the starting air, it can be provided that when switching a cylinder 1 from the cranking mode to the injection mode in the crank angle range between opening and closing the starting air intake device 13 this up to their normal in the starting mode closed position 36 remains open. But it would also be possible to switch the cylinder 1 to be done only when the relevant piston 2 the position 36 in which, in the starting mode, the inlet valve 13 closes, has already happened To avoid incorrect injection of the fuel, the switching of the cylinder or the cylinder, which are switched during the working cycle, takes place in the triggering of the switching device 22 falls, in each case only when the piston concerned 2 the position 33 has happened, in which the injection mode in the injection is completed.

Die Umschalteinrichtung 22 ist zweckmäßig als in der Recheneinrichtung, hier im Rechner 21, abgelegtes Programm ausgebildet. Eine Anpassung an die Verhältnisse des Einzelfalls kann daher in vorteilhafter Weise software-mäßig erfolgen.The switching device 22 is useful as in the computing device, here in the computer 21 , stored program trained. An adaptation to the conditions of the individual case can therefore be carried out in an advantageous manner by software.

Die Anzahl der beim Starten des Motors mit Anlassluft beaufschlagten Zylinder 1 kann in Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastung bestimmt werden. Hierzu kann in der Recheneinrichtung, hier im Rechner 21, ein entsprechendes Programm abgelegt sein. Die nichtbeteiligten Zylinder 1 laufen dabei leer mit. An der Umschaltung auf die Einspritzbetriebsweise sind jedoch alle Zylinder 1 beteiligt. Dabei gilt in jedem Fall, dass die Zylinder 1 erst dann Brennstoff bekommen, das heißt dass die Einspritzdüse 8 erst dann aktiviert wird, wenn der Kolben 2 des betreffenden Zylinders 1 zwischen Auslösung der Umschalteinrichtung 22 und Einspritzung noch die Möglichkeit hatte, einen vollständigen Verdichtungshub auszuführen.The number of cylinders charged with starting air when starting the engine 1 can be determined depending on the expected load. This can be done in the computer, here in the computer 21 , a corresponding program may be filed. The non-involved cylinders 1 run empty with it. At the switch to the injection mode, however, all cylinders 1 involved. It is true in any case that the cylinder 1 only then get fuel, that is, the injector 8th is activated only when the piston 2 of the cylinder concerned 1 between activation of the switching device 22 and injection still had the opportunity to perform a full compression stroke.

Claims

Diesel engine, in particular a two-stroke diesel engine, with a plurality of cylinders which are out of phase according to a predetermined ignition sequence ( 1 ), each one through a crankshaft ( 4 ) cooperating pistons ( 2 ), with a combustion air inlet device ( 7 ), an exhaust gas outlet device ( 10 ), a fuel injector ( 8th ) and a starting air intake device ( 13 ) provided working space ( 3 ) and when starting the engine by means of a releasable upon reaching a switching speed switching device ( 22 ) can be switched over from a starting mode of operation to an injection mode, wherein in the starting mode of operation at least a part of the cylinders ( 1 ) an operating stroke in the injection mode of operation for all cylinders ( 1 ) take place at each operating cycle a fuel stroke accomplished by working, characterized in that the exhaust gas outlet device ( 10 ) is opened longer in the starting mode than in the injection mode and that the switching device ( 22 ) the cylinders ( 1 ) depending on their piston ( 2 ) each associated crank angle of the crankshaft ( 4 phase-shifted from the starting mode of operation to the injection mode, wherein the switching of the cylinder ( 1 ) takes place before her piston ( 2 ) the position ( 31 ) in the injection mode, the exhaust gas outlet device ( 10 ) closes, happens.

Diesel engine according to claim 1, characterized in that the switching device ( 22 ) the cylinders ( 1 ) individually switches from the starting mode to the injection mode.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the switching from the starting mode of operation to the injection mode takes place in each case after the piston ( 2 ) of the cylinder in question ( 1 ) the position ( 33 ) at which the injection is finished in the injection mode has passed.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that during a changeover of a cylinder ( 1 ) from the cranking mode to the injection mode in the crank angle range between opening and closing of the starting air intake device (FIG. 13 ) until their normal closing position ( 36 ) remains open.

Diesel engine according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the switching from the starting mode of operation to the injection mode takes place in each case after the piston ( 2 ) of the cylinder in question ( 1 ) the position ( 36 ) in the starting mode of operation of the starting air intake device ( 13 ), has happened.

Diesel engine according to one of the preceding Claims, characterized in that such cylinders ( 1 ) whose pistons ( 2 ) within the working cycle into which the triggering of the switching device ( 22 ), when the switching device ( 22 ) the position ( 31 ), in which in the one injection operation, the exhaust gas outlet device ( 10 ), have not yet happened, within the working cycle, in which the triggering of the switching device ( 22 ) falls, and that the other cylinders ( 1 ) are switched within the next working cycle.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the closed position ( 31a ) of the exhaust gas outlet device ( 10 ) is in the cranking range shortly before top dead center in the starting mode.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas outlet device ( 10 ) opens in the starting mode later than in the injection mode.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the starting air intake device ( 13 ) at a piston position in the region of top dead center, preferably shortly before top dead center (position 35 ) opens.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the starting air intake device ( 13 ) closes (position 36 ) before the exhaust gas outlet device ( 10 ) opens (position 30 ).

Diesel engine according to claim 10, characterized in that the distance between the position ( 36 ), in which the starting air intake device ( 13 ) and the position ( 30 ), in which the exhaust gas outlet device ( 10 ), is selected so that the in the work space ( 3 ) to the pressure of the prior to compression in the working space ( 3 ) can expand.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas outlet device ( 10 ) in the starting mode (position 31a ) before the starting air intake device ( 13 ) opens (position 35 ).

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 22 ) a the angular position of the crankshaft ( 4 ) scanning sensor ( 20 ) assigned.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 22 ) a computer ( 21 ) associated with the signals of the sensor ( 20 ) the speed and the crank angle of the crankshaft ( 4 ).

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device ( 22 ) than in the computer ( 21 ) stored program is formed.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least the exhaust gas outlet device ( 10 ), the fuel injector ( 8th ) and the starting air intake device ( 13 ) Exempt from a mechanical drive, individually controllable organs.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least for controlling the injection device ( 8th ) of the exhaust gas outlet device ( 10 ) and the starting air intake device ( 13 ) an electronic control device ( 16 ) is provided, which the computer ( 21 ) and the switching device ( 22 ) and with the sensor ( 20 ) cooperates.

Diesel engine according to claim 17, characterized that it is designed as an electronically controllable motor.

Diesel engine according to one of claims 16 to 18, characterized in that the control of the controllable members of at least the exhaust gas outlet device ( 10 ), the fuel injector ( 8th ) and the starting air intake device ( 13 ) takes place with a corresponding dead time of these organs flow.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the starting mode of operation only a part of the cylinders ( 1 ) can be acted upon with starting air and the other cylinder ( 1 ) run empty and that when triggering the switching device ( 22 ) all cylinders ( 1 ) are switched to the injection mode, that only then an injection takes place, if before a complete compression stroke has taken place.

Diesel engine according to one of the preceding claims, characterized by training as a two-stroke Großdieselmtor.