DE2847527C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aufgeladenen Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, bei einem Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor, der mit niedrigem Verdichtungsverhältnis betrieben wird, in den als Motor arbeitenden Zylinder bei Teillast eine für die Zündung des einzuspritzenden Kraftstoffes ausreichend hohe Verdichtung mit entsprechenden Temperaturen zu erzielen.

Aus der DE 26 48 411 A1 ist ein gattungsgemäßer, aufgeladener Dieselmotor bekannt, bei dem eine verbesserte Ladeluftversorgung der Motorzylinder dadurch erfolgt, daß beim Verdichtungshub eines als Kompressor arbeitenden Zylinders verdichtete Luft einem zugeordneten, gerade am Anfang seines Verdichtungshubes befindlichen Motorzylinder zugeführt wird.

Mit der bekannten Anordnung ist bei den Kompressorzylindern nur der Verdichtungshub des Viertaktzyklusses für die Aufladung der Motorzylinder nutzbar, weil die Gaswechselsteuerung auf die Motorbetriebsweise ausgelegt ist und bei Kompressorbetrieb nicht verändert wird.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, bei einem gattungsgemäßen Dieselmotor die Effektivität der Aufladung der als Motor betriebenen Zylinder dadurch zu verbessern, daß die als Kompressor arbeitenden Zylinder im Zweitaktzyklus betreibbar sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung wird mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6 erreicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine verbesserte Ladeluftversorgung der Motorzylinder bei geteilter Betriebsweise des Dieselmotors dadurch erreicht ist, daß die Kompressorzylinder im Zweitaktzyklus betreibbar sind, daß die bei einem Dieselmotor vorhandenen Luftanlaß- und/oder Dekompressionsventile zusätzlich nutzbar sind, daß nur ein geringer baulicher Aufwand für die Steuerung von Luftanlaß- und Dekompressionsventilen bei Kompressorbetrieb erforderlich ist und daß während eines Anlaßvorganges, insbesondere bei einem Dieselmotor, der nur ein Luftanlaßventil in jedem Zylinderkopf besitzt, bei den als Kompressor betriebenen Zylindern die Abgaskanäle und -leitungen bereits mit Druckluft aufgefüllt sind, bevor die Lieferung vorverdichteter Luft aus den Kompressorzylindern beginnt.

Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematische Darstellung eines aufgeladenen Dieselmotors mit Abgas-, Ladeluft- und alternativen Druckluftleitungen;

Fig. 2 zwei Zylinder je einer Zylinderreihe eines V-Dieselmotors mit je einem Druckluftanlaßventil, schematisch im Querschnitt entsprechend Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zwei Zylinder je einer Zylinderreihe eines V-Dieselmotors mit je einem Druckluftanlaß- und einem Dekompressionsventil, schematisch im Querschnitt ähnlich Linie II-II in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor 11 dargestellt, bei dem im Teillastbetrieb eine Zylinderreihe mit den Zylindern 13 als Motor arbeitet, wäh­ renddessen die Zylinder 12 der anderen Reihe als Kompres­ soren betrieben werden. Die Druckluft aus den Zylindern 12 wird zur Verbesserung der Aufladung in den als Motor arbei­ tenden Zylindern 13 verwendet.

Im Beispiel nach Fig. 1 ist für jede Zylinderreihe ein Ab­ gasturboladeaggregat 14, 15 angeordnet. Bei Betrieb der Zy­ linder 12 als Kompressoren ist die Abgasleitung 16 durch eine Absperreinrichtung 18, 18′ gegen die Atmosphäre ge­ schlossen. Die von den Zylindern 12 in die Abgasleitung 16 ausgeschobene Druckluft wird durch eine Druckluftleitung 19, in der ein Absperrventil 20 angeordnet ist, entnommen. Für die Verwendung der Druckluft zur Verbesserung der Auf­ ladung sind in Fig. 1 mit den Druckluftleitungszweigen 21, 22 zwei alternative Möglichkeiten beispielsweise aufge­ zeigt. Bei 21 wird die Druckluft in der Abgasleitung 17 den Abgasen aus den Zylindern 13 zugemischt und wirkt sich als zusätzlicher Antrieb für das Abgasturboladeaggregat 15 aus.

Bei 22 wird die Druckluft der durch eine Absperrvorrich­ tung 25 gegen die Atmosphäre verschlossenen Ansaugleitung 24 des Verdichters 26 zugeführt. Dadurch ergibt sich eine zweistufige Aufladung mit entsprechend höherem Ladeluft­ druck in Ladeluftleitung 23, bei der das Abgasturbolade­ aggregat 15 die zweite Verdichterstufe enthält.

Bei den in Fig. 2 dargestellten Zylindern 12, 13 eines Dieselmotors mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen ist in jedem Zylinderkopf neben den Gaswechselventilen 30, 31 für den Motorbetrieb zusätzlich ein Luftanlaßventil 28, 29 angeordnet. Die Luftanlaßventile 28, 29, die im Anlaßbetrieb intermittierend arbeiten, können durch ein auf einen Kolben 32 einwirkendes Druckmittel entgegen einer nicht weiter dargestellten Druckfeder unabhängig von der Betätigung der Gaswechselventile 30, 31 in Offenstellung gebracht und gehalten werden. Jedes Luftanlaßventil 28, 29 der Zylinder 12, 13 beherrscht einen Gasführungskanal 33, über den beim Anlassen die Anlaßdruckluft aus der Leitung 34 den Zylindern 12, 13 zuströmt. Bei den zeitweise als Kompressor betriebenen Zylindern 12 ist jeder Gasführungs­ kanal 33 durch eine Leitung 35 mit der Ladeluftleitung 27 und durch eine Leitung 36 mit der Abgasleitung 16 verbun­ den. In beiden Leitungen 35 und 36 ist je ein Rückschlag­ ventil 37 und 38 angeordnet.

Die Funktion der Anordnung nach Fig. 2 ist so, daß nach Abschluß der Anlaßperiode der Brennkraftmaschine während des Kompressorbetriebes der Zylinder 12 das Luftanlaßven­ til 28 ständig geöffnet bleibt und die Gaswechselventile 31, 30 ihre Steuerzeiten für Motorbetrieb beibehalten. Beim ersten Takt erfolgt Ansaugen von Luft über Einlaßven­ til 31 aus der Ladeluftleitung 27. Die Luft wird während des zweiten Taktes verdichtet und über Luftanlaßventil 28 und Rückschlagventil 38 in die Abgasleitung 16 ausgescho­ ben. Beim dritten Takt erfolgt wieder Ansaugen von Luft aus der Ladeluftleitung 27, diesmal aber über Rückschlag­ ventil 37 und Luftanlaßventil 28. Im vierten Takt wird die Luft verdichtet und nun über das sich öffnende Aus­ laßventil 30 in die Abgasleitung 16 ausgeschoben. Der Viertakt-Motorzyklus wird bei Kompressorbetrieb auf diese Weise in einen Zweitakt-Zyklus umgewandelt, so daß bei jeder Kurbelwellenumdrehung je ein Saug- und ein Druck­ hub erfolgt.

Die beim Kompressorbetrieb der Zylinder 12 in die Abgas­ leitung 16 geförderte Druckluft wird über Leitung 19 ent­ nommen und der eingangs beschriebenen Verwendung zugeführt.

Bereits beim Anlassen des Dieselmotors arbeiten nur die Zylinder 13 als Motor, während die Zylinder 12 als Kom­ pressor betrieben werden. Die Anlaßdruckluft wird jedoch den Zylindern 12, 13 beider Zylinderreihen gleichermaßen inter­ mittierend über Leitung 34 zugeführt. Durch die Anordnung des Rück­ schlagventils 38 in Leitung 36 strömt Anlaßdruckluft da­ bei auch in die Abgasleitung 16 und steht in Leitung 19 an. Das Volumen dieser Leitungen ist dann bereits mit Druckluft gefüllt, wenn die Zylinder 12 ihren Kompressor­ betrieb beginnen. Die Verbesserung der Aufladung wird da­ durch schneller wirksam.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind in jedem Zylinderkopf der Zylinder 52, 53 neben den Gaswechselventilen 54, 55 je ein Luftanlaßventil 39, 41 und zusätzlich je ein De­ kompressionsventil 40, 42 angeordnet.

Anders als in Fig. 2 ist der Gasführungskanal 45 des Luft­ anlaßventils 39 über Leitung 43 nur mit der Ladeluftlei­ tung 57 verbunden. In Leitung 43 ist ein Umschaltventil 44 angeordnet, das in der einen Stellung beim Anlassen die Verbindung zwischen Anlaßluftleitung 48 und Gasführungs­ kanal 45 herstellt und in der anderen Stellung Gasführungs­ kanal 45 und Ladeluftleitung 57 miteinander verbindet. Die Gasführungskanäle 46 der Dekompressionsventile 40, 42 sind durch Leitungen 47 mit den Abgasleitungen 56, 59 verbunden. Normalerweise werden die Dekompressionsventile 40, 42 nur bei Wartungsarbeiten geöffnet, um das Verdrehen der Kurbel­ welle zu erleichtern.

Bei Betrieb der Zylinder 52 als Kompressoren werden die Luftanlaß- und Dekompressionsventile 39, 40 zur Verwirk­ lichung des Zweitakt-Kompressorbetriebs periodisch aufge­ steuert. Die Betätigungskolben 60, 61 von Luftanlaß- und Dekompressionsventil 39, 40 der verschiedenen Zylinder 12 werden dazu wechselweise und entsprechend der richtigen Kolbenstellung jedes Zylinders 12 mit einem Druckmittel beaufschlagt. Die erforderlichen Druckmittelimpulse lie­ fert ein von der Kurbelwellenstellung abhängig wirkender Impulsgeber (nicht weiter dargestellt), wie er in ähnlicher Weise zur Ansteuerung der Druckluftanlaßventile beim An­ lassen Verwendung findet.

Die Anordnung nach Fig. 3 läßt sich noch dadurch modifi­ zieren, daß an Stelle des Umschaltventiles 44 ein Rück­ schlagventil 37 in Leitung 43 angeordnet wird, ähnlich dem Rückschlagventil 37 in Leitung 35 von Fig. 2. Die Ansteue­ rung des Luftanlaßventiles 39 erfolgt dann so, wie das für Fig. 2 beschrieben wurde und nur das Dekompressions­ ventil 40 wird periodisch gesteuert.

Claims (6)

1. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor, bei dem im Teillastbetrieb einige Zylinder als Motor arbeiten, währenddessen die anderen Zylinder als Kompressoren betrieben vorverdichtete Druckluft liefern, die zur Verbesserung der Aufladung in den als Motor arbeitenden Zylindern dient, wobei in jedem Zylinderkopf eines als Kompressor betreibbaren Zylinders ein von den Gaswechselventilen für Motorbetrieb unabhängiger ventilbeherrschter zusätzlicher Gasführungskanal (33) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom zusätzlichen Gasführungskanal (33, 45) zur Ladeluftleitung (27, 57) führende, von einer Ventileinrichtung (37, 44) beherrschte erste Verbindungsleitung (35, 43) angeordnet ist und daß durch eine zweite, von einer Ventileinrichtung (38, 40) beherrschte Verbindungsleitung (36, 47) der Zylinderraum eines als Kompressor betreibbaren Zylinders (12, 52) mit der Abgasleitung (16, 56) verbindbar ist.

2. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abgasleitung (16) führende zweite Verbindungsleitung (36) vom zusätzlichen Gasführungskanal (33) ausgeht und die die zweite Verbindungsleitung (36) beherrschende Ventileinrichtung (38) ein beim Ausschieben der verdichteten Luft aus dem Kompressorzylinder sich selbsttätig öffnendes Rückschlagventil ist.

3. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 mit in jedem Zylinderkopf angeordnetem Dekompressionsventil (40), dadurch gekennzeichnet, daß die zur Abgasleitung führende zweite Verbindungsleitung (47) vom Gasführungskanal (46) des Dekompressionsventils (40) ausgeht und die die zweite Verbindungsleitung (47) beherrschende Ventileinrichtung das beim Ausschieben der verdichteten Luft aus dem Kompressionszylinder aufsteuerbare Dekompressionsventil ist.

4. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (37) in der zur Ladeluftleitung (27) führenden ersten Verbindungsleitung (35) ein beim Ansaugen des Kompressorzylinders sich selbsttätig öffnendes Rückschlagventil ist.

5. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zusätzliche Gasführungskanal einem Luftanlaßventil zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zur Ladeluftleitung (57) führenden Verbindungsleitung (43) angeordnete Ventileinrichtung (44) zwischen Anlaß- und Kompressorbetriebsstellung umsteuerbar ausgebildet ist.

6. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für das periodische Öffnen von Luftanlaß- und/oder Dekompressionsventil (39, 40) während der Zeit des Kompressorbetriebes einiger Zylinder ein von der Kurbelwellenstellung abhängig wirkender Impulsgeber vorhanden ist.