DE3323337C2

DE3323337C2 - Verfahren zum Betreiben einer Dieselbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3323337C2
Application number: DE3323337A
Authority: DE
Inventors: Karl 7990 Friedrichshafen Schier; 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: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1986-05-22
Also published as: ES531570A0; GB2142381B; CH662394A5; GB2142381A; IT8420988A1; DE3323337A1; IT8420988A0; FR2548269B1; GB8414500D0; JPH0263115B2; US4538584A; JPS6013923A; ES8501485A1; FR2548269A1; IT1173799B

Abstract

Bei dieser niedrigverdichtenden Dieselbrennkraftmaschine (10) wird beim Anlassen und im Teillastbetrieb mindestens ein als Motor arbeitender Zylinder (11) von mehreren als Verdichter arbeitenden Zylindern (12, 13) aufgeladen. Dabei wird zur direkten Aufladung des Motorzylinders (11) der erste Verdichterzylinder (12) verwendet, dessen Kolben dem Kolben des Motorzylinders (11) gerade so weit voreilt, daß die von ihm verdichtete Luft unmittelbar zu Beginn des Verdichtungshubes in den Motorzylinder (11) eingespeist wird. Mindestens ein weiterer Verdichterzylinder (13) liefert seine Luft an einen Luftspeicher (22), der über eine mit einem Ventil (23) absperrbare Leitung (24) mit dem Motorzylinder (11) verbunden ist. Das Ventil wird von der Druckluft des ersten Verdichterzylinders (12) aufgesteuert, so daß die Luft des Luftspeichers (22) zusammen mit der Luft des ersten Verdichterzylinders (12) zum richtigen Zeitpunkt in den Motorzylinder (11) gelangt und dort vom Kolben des Motorzylinders (11) bis zur Kraftstoffeinspritzung weiter verdichtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer abgasaufgeladenen, niedrigverdichtenden Dieselbrennkraftmaschine, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb zumindest ein Zylinder als Motorzylinder betrieben wird, der dabei von einem als Verdichter betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine und von einem Luftspeicher aufladbar ist, wobei der Kolben des Verdichterzylinders dem Kolben des Motorzylinders so weit voreilt, daß der Motorzylinder von dem Verdichterzylinder unmittelbar durch eine von den üblichen Ansaug- und Abgasleitungen getrennte erste Leitung aufgeladen wird und wobei der Luftspeicher von mindestens einem weiteren, als Verdichter betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Ladeluft versorgt und über eine zweite, von einem Ventil absperrbare Leitung mit dem Motorzylinder zum Zuführen der Ladeluft aus dem Luftspeicher verbunden ist.

Die direkte Nachladung eines Motorzylinders durch einen Verdichterzylinder ist aus der DE-OS 26 48 411 bekannt. Dabei wird die bei Start und Teillast mangelhafte Aufladung des Abgasturboladers ausgeglichen und in den Motorzylindern trotz des niedrigen Verdichtungsverhältnisses eine für die Zündung des einzuspritzenden Kraftstoffes ausreichend hohe Verdichtung mit entsprechenden Temperaturen beim Starten bzw. eine bessere Verbrennung des Kraftstoffes mit geringerer Schadstoffemission des Abgases bei Teillastbetrieb erzielt. Gegenüber anderen bekannten Verfahren ist dieses Verfahren einfach, betriebssicher und ohne großen Mehraufwand und zusätzlichen Platzbedarf durchzuführen.

Nachteilig ist bei dem Verfahren nach der DE-OS 26 48 411 ist jedoch, daß die damit erzielbare Aufladung des Motorzylinders begrenzt ist. Damit ist auch eine für die Verbesserung des Leistungsgewichtes der Brennkraftmaschine notwendige weitere Absenkung des Verdichtungsverhältnisses in allen Zylindern ohne negative Rückwirkungen auf das Start- und Teillastverhalten nicht möglich.

Die Nachladung von Motorzylindern über einen Luftspeicher ist aus der DE-OS 24 31 828 und aus der DE- -OS 25 57 771 bekannt Der Luftspeicher wird bei der DE-OS 24 31 828 ebenfalls von Verdichterzylindern mi! Druckluft gespeist Durch die Anordnung des Luftspeichers ist es möglich, für die Nachladung eines Motorzylinders die Luft von mehreren Verdichterzylindern zu verwenden und dadurch, gegenüber dem Verfahren nach der DE-OS 26 48 411, eine höhere Aufladung zu erzielen.

ίο Nachteilig dabei ist jedoch, daß für das Ventil in der Leitung zwischen Luftspeicher und Motor/.ylindcr eine besondere, die Stellung des Kolbens und die Arbeitsstelle des Zylinders berücksichtigende Steuerung vorgesehen sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem einerseits gegenüber der direkten Nachladung mehr Nachladeluft für den Motorzylinder bereitgestellt werden kann, mit dem aber andererseits der Aufwand für die Steuerung des Ventils zwischen Luftspeicher und Motorzylinder vermieden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Ventil der zweiten Leitung vom in der ersten Leitung herrschenden Druckgesteuert wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Motorzylinder höher aufgeladen werden kann, ohne daß für die Überführung der im Luftspeicher angesammelten Ladeluft in den Motorzylinder eine besondere Steuerung notwendig ist. Die den Luftspeicher aufladenden Zylinder können dabei nach schwingungstechnischen oder anderen Gesichtspunkten ausgesucht werden. Das Verfahren ist vor allem bei Brennkraftmaschinen mit kleinen Zylinderzahlen vorteilhaft anwendbar.

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

Die Figur zeigt die schematische Darstellung einer Dieselbrennkraftmaschine 10 mit sechs Zylindern 11 bis 16, die mit niedrigem Verdichtungsverhältnis und dementsprechend hoher Aufladung 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 jedoch die in den Zylindern erzielbare Vcrdichtungsendtemperatur zum Zünden des eingespritzten Kraftstoffes nicht aus. Darum werden dabei nur die Zylinder 11 und 16 als Motorzylinder betrieben, die von den Zylindern 12 und 13 bzw. 14 und 15 als Verdichterzylinder aufgeladen werden. Dadurch wird jeder Molorzylinder zusätzlich zu der von ihm angesaugten Luft von den beiden Verdichterzylindern so stark aufgeladen, daß auch bei sehr niedrigem Verdichtungsverhältnis in den Zylindern die zur Zündung des eingespritzten Kraftstoffes notwendige Verdichtungsendtemperatur in den beiden Motorzylindern sicher erreicht wird. Damit ergeben sich gute Startbedingungen und eine bessere Verbrennung mit geringerer Schadstoffemission bei Teillast.

Im einzelnen werden nun die Verhältnisse für den Motorzylinder 11 näher beschrieben. Eine entsprechende Anordnung ergibt sich für den Motorzylinder 16.

In bekannter Weise wird der Motorzylinder 11 von dem Verdichterzylinder 12 über eine Verbindungsleitung 19 aufgeladen. In dieser Verbindungsleitung 19 ist ein erstes, entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuertes Ventil 20 und ein zweites, bei Vorhandensein eines Überdruckes auf der Verdichterzylinderseite öffnendes Rückschlagventil 21 an

geordnet. Der Kolben des Verdichterzylinders 12 eilt infolge der gewählten Zündwinkel zwischen den Zylindern bezogen auf seinen Verdichtungstakt dem Kolben des Motorzylinders 11 so weit voraus, daß der Motorzylinder 11 während seines Verdichtungshubes mit der verdichteten Luft des Verdichterzylinders 12 direkt über die Verbindungsleitung 19 aufgeladen wird.

Um die Aufladung weiter zu steigern, ist dem Moiorzylinder 11 ti-findungsgemäß ein Luftspeicher 22 zugeordnet, der über eine mit einem Ventil 23 absperrbare Leitung 24 mit dem Motorzylinder 11 verbunden ist Auch die Leitung 24 weist zusätzlich zu dem Ventil 23 ein Rückschlagventil 25 auf. Der Luftspeicher 22 ist mit dem weiteren Verdichterzylinder 13 über eine Leitung 26, ein Ventil 27 und ein Rückschlagventil 28 verbunden.

Die Ventile 20 und 27 werden von einem Steuerdruck in einer Leitung 29, das Ventil 23 vom Druck der verdichteten Luft des Verdichterzylinders 12 in einer Steuerleitung 30 aufgesteuert.

20 Funktionsweise

Im normalen Betrieb mit mittleren Teillasten bis zum Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine sind die Steuerleitungen 29 und 30 drucklos und damit die Ventile 20, 23 und 27 durch Federkraft abgesperrt Alle Zylinder 11 bis 16 werden mit Kraftstoff versorgt und arbeiten wie bekannt als Motorzylinder.

Beim Start und im Betrieb mit kleinen Teillasten wird die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern 12 bis 15 unterbrechen und die Steuerleitung 29 mit Steuerluft beaufschlagt Dadurch werden die Ventile 20 und 27 geöffnet.

In seinem Verdichtungshub wird von dem Kolben des Verdichterzylinders 13 zunächst der Luftspeicher 22 aufgeladen. Dabei wird von der verdichteten Luft das Rückschlagventil 28 geöffnet. Dieses Ventil verschließt den Speicher wieder, wenn der Verdichtungsdruck des Zylinders 13 unter den Speicherdruck des Luftspeichers 22 absinkt.

Der anschließend folgende Verdichtungshub des KoI-bens von Verdichterzylinder 12 lädt, weil er infolge der gewählten Zündwinkel zwischen den Zylindern dem Verdichtungshub des Motorzylinders 11 vorangeht, über die Leitung 19 den Motorzylinder 11 direkt über das Rückschlagventil 21 auf. Durch den sich auch in der Steuerleitung 30 aufbauenden Ladedruck wird das Ventil 23 aufgesteuert und dadurch auch der Speicherinhalt entsprechend den sich einstellenden Druckverhältnissen zur Aufladung des Motorzylinders 11 mit herangezogen.

Die Rückschlagventile 21 und 25 schljeßen sich, sobald der Druck im Motorzylinder 11 beim Verdichtungshub des Kolbens den Ladedruck des Verdichterzylinders 12 und des Luftspeichers 22 übersteigt. Auf Grund der hohen Aufladung wird im Motorzylinder 11 eine hohe Verdichtungsendtemperatur erreicht, die zur sicheren Zündung des eingespritzten Kraftstoffes führt und einen weißrauchfreien Teillastbetrieb mit wenig Schadstoffen im Abgas ermöglicht.

Wenn beim Übergang auf mittlere Teillasten die Abgasturbolader auf Grund des höheren Abgasenergieangebotes in der Lage sind, die Aufladung aller Zylinder zu übernehmen, wird durch Absteuern des Steuerdruckes in der Steuerleitung 29 mit Absperren der Ventile 20 und 27 der Motor-Verdichterbetrieb wieder aufgehoben und alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt. Damit arbeitet die Brennkraftmaschine in diesem Betriebszustand bis zur Vollast wieder normal.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Betreiben einer abgasaufgeladenen niedrigverdichtenden Dieselbrennkraftmaschine, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb zumindest ein Zylinder als Motorzylinder betrieben wird, der dabei von einem als Verdichter betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine und von einem Luftspeicher aufladbar ist, wobei der Kolben des Verdichterzylinders dem Kolben des Motorzylinders so weit voreilt, daß der Motorzylinder von dem Verdichterzylinder unmittelbar durch eine von den üblichen Ansaug- und Abgasleitungen getrennte erste Leitung aufgeladen wird und wobei der Luftspeicher von mindestens einem weiteren als Verdichter betriebenen Zylinder der Brennkraftmaschine mit Ladeluft versorgt und über eine zweite, von einem Ventil absperrbare Leitung mit dem Motorzylinder zum Zuführen der Ladeluft aus dem Luftspeicher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (23) der zweiten Leitung (24) vom in der ersten Leitung (19) herrschenden Druck gesteuert wird.