DE19741567B4 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens einer Reihe nebeneinander angeordneter Zylinder, denen die Ladeluft mittels einer längs der Zylinderreihe verlaufenden Ladeluftleitung zugeführt wird, deren eines Ende über einen Ladeluftkühler über einem Abgasturbolader in Verbindung steht und deren anderes Ende geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am geschlossenen Ende ein das Volumen der Ladeluftleitung (10) um ein zusätzliches Luftvolumen vergrößernder Raum (13) vorgesehen ist, daß zwischen der Ladeluftleitung (10) und dem Raum (13) ein Absperrorgan (14) angeordnet ist und daß das Absperrorgan (14) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigbar ist, derart daß das Absperrorgan (14) bei einer Nenndrehzahl offen ist und bei einer bestimmten niedrigeren Drehzahl geschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens einer Reihe nebeneinander angeordneter Zylinder, denen die Ladeluft mittels einer längs der Zylinderreihe verlaufenden Ladeluftleitung zugeführt wird, deren eines Ende über einen Ladeluftkühler mit einem Abgasturbolader in Verbindung steht und deren anderes Ende geschlossen ist. Die Erfindung ist insbesondere bei großen Diesel- oder Gasmotoren für Schiffe oder Kraftwerke mit Vorteil anwendbar.
  • Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 195 07 961 A1 bekannt geworden.
  • Bei derartigen Brennkraftmaschinen kann es vorkommen, dass bei bestimmten Zylinderzahlen, bestimmten Drehzahlen und bestimmten Zündfolgen Zylinder ungleichmäßig mit Luft versorgt werden. Abgesehen von einer Beeinträchtigung der optimalen Verbrennung können hierdurch einzelne Zylinder thermisch überlastet werden. Es wurde gefunden, dass dieser Mangel darauf zurückzuführen ist, daß eine oder mehrere der Eigenfrequenzen der Luftsäule in der Ladeluftleitung in Resonanz mit einer oder mehreren der Harmonischen der periodischen Anregung durch die Luftentnahme der einzelnen Zylinder gelangt.
  • Die DE 42 15 417 A1 behandelt eine Luftansauganlage mit einem parallel zu einer in einem Saugverteiler mündenden Ansaugleitung angeordneten, nicht durchströmten Behälter. Hier ist die Behälteranordnung dadurch bedingt, daß der Saugverteiler mit dem als Helmholtzresonator wirkenden Behälter über einen Stutzen in Verbindung steht, wobei an den Stutzen ein Resonanzrohr angeschlossen ist.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs beschriebenen Hubkolben-Brennkraftmaschine die Luftversorgung aller Zylinder mit einfachen Mitteln zu vergleichmäßigen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß am geschlossenen Ende ein das Volumen der Ladeluftleitung um ein zusätzliches Luftvolumen vergrößernder Raum vorgesehen ist, daß zwischen der Ladeluftleitung und dem Raum ein Absperrorgan angeordnet ist und daß das Absperrorgan in Abhängigkeit von der Drehzahl betätigbar ist, derart, daß das Absperrorgan bei einer Nenndrehzahl offen ist und bei einer bestimmten niedrigeren Drehzahl geschlossen ist.
  • Durch die Anordnung dieses zusätzlichen Luftvolumens anstelle des geschlossenen Endes der Ladeluftleitung werden die Eigenfrequenzen der Luftsäule in der Leitung abgesenkt. Der Resonanzfall tritt daher bei Nenndrehzahl nicht mehr ein. Für Brennkraftmaschinen, die mit konstanter Drehzahl laufen, ist diese Maßnahme ausreichend.
  • Da durch das zusätzliche Luftvolumen die Eigenfrequenzen nach unten verschoben werden, verlagert sich auch der Resonanzfall zu niedrigeren Drehzahlen. Für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, die nicht mit konstanter Drehzahl, sondern z.B. auf der Propellerkurve betrieben werden, bedeutet dies, daß die ungleichmäßige Luftversorgung mit der Folge höherer thermischer Belastung einzelner Zylinder nun bei einer niedrigeren Drehzahl als der Nenndrehzahl auftritt. Dies ist besonders unerwünscht, da die Luftversorgung bei Teillast auf der Propellerkurve ohnehin schon schlechter als bei Vollast ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieser Mangel dadurch beseitigt, daß zwischen der Ladeluftleitung und dem das zusätzliche Luftvolumen aufnehmenden Raum ein Absperrorgan, wie z.B. eine Schaltklappe, angeordnet ist. Für den Fall des Betriebs bei Nenndrehzahl wird bei derartigen Brennkraftmaschinen das Absperrorgan geöffnet, um die Eigenfrequenzen abzusenken und den Resonanzfall zu vermeiden, da die Anregungsfrequenzen dadurch oberhalb der Eigenfrequenzen liegen. Für den Fall des Betriebs unterhalb der Nenndrehzahl wird das Absperrorgan geschlossen, um die Eigenfrequenzen auf Werte ohne zusätzliches Luftvolumen zu bringen und wiederum den Resonanzfall zu vermeiden, da die Anregungsfrequenzen jetzt unterhalb der Eigenfrequenzen liegen.
    •
  • Auf der Zeichnung sind schematisch die wesentlichen Elemente eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wiedergegeben.
  • Die dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine weist neun mit 1 bis 9 bezeichnete Zylinder auf, die in Reihe liegend angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch auch bei Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit anderen Zylinderzahlen anwendbar. Längs der Zylinderreihe erstreckt sich eine Ladeluftleitung 10, von der Einlaßkanäle 11 kleineren Querschnitts zu jedem der Zylinder 1 bis 9 abzweigen. Der Ladeluftleitung 10 wird die Luft von einem nicht dargestellten Abgasturbolader in Richtung des Pfeiles a durch einen Ladeluftkühler 12 zugeführt. An dem normalerweise geschlossenen anderen Ende der Ladeluftleitung 10 ist ein ein zusätzliches Luftvolumen aufnehmender Raum 13 vorgesehen. Da es sich beim Ausführungsbeispiel um eine mit variablen Drehzahlen betriebene Hubkolben-Brennkraftmaschine handelt, ist zwischen der Ladeluftleitung 10 und dem Raum 13 ein Absperrorgan 14 vorgesehen. Dieses Absperrorgan kann als einfache Schaltklappe ausgebildet sein. Zweckmäßig wird das Absperrorgan 14 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine automatisch so gesteuert, daß das Absperrorgan 14 bei Nenndrehzahl offen ist und bei einer bestimmten niedrigeren Drehzahl geschlossen wird. Die Zylinder 1 bis 9 stehen über je einen Abgaskanal 15 mit einer gemeinsamen Abgasleitung 16 in Verbindung. Das Absperrorgan 14 kann entfallen, falls die Hubkolben-Brennkraftmaschine lediglich mit konstanter Drehzahl betrieben werden soll.
  • Wenn die Hubkolben-Brennkraftmaschine als V-Maschine mit zwei Ladeluftleitungen ausgebildet ist, wird für die zweite Reihe der Zylinder eine weitere Ladeluftleitung ebenfalls mit einem ein zusätzliches Luftvolumen aufnehmenden Raum vorgesehen.

Claims (1)

  1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens einer Reihe nebeneinander angeordneter Zylinder, denen die Ladeluft mittels einer längs der Zylinderreihe verlaufenden Ladeluftleitung zugeführt wird, deren eines Ende über einen Ladeluftkühler über einem Abgasturbolader in Verbindung steht und deren anderes Ende geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am geschlossenen Ende ein das Volumen der Ladeluftleitung (10) um ein zusätzliches Luftvolumen vergrößernder Raum (13) vorgesehen ist, daß zwischen der Ladeluftleitung (10) und dem Raum (13) ein Absperrorgan (14) angeordnet ist und daß das Absperrorgan (14) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigbar ist, derart daß das Absperrorgan (14) bei einer Nenndrehzahl offen ist und bei einer bestimmten niedrigeren Drehzahl geschlossen ist.
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