DE4434777C1 - Turbocharged multicylinder diesel engine for vehicle - Google Patents

Turbocharged multicylinder diesel engine for vehicle

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Abstract

The diesel engine has a charge air collector (13) which can be limited in operation to one or more cylinders (11) by a charge air dividing flap (14) fitted into the collector. Each of the cylinders cut off from the charge air supply can receive a supply of exhaust gas from an exhaust gas collector (28) via a connecting pipe (27) provided with a switching valve (26). The charge air collector is divisible into two parts with different division ratios by two or more charge air dividing flaps.

Description

Die Erfindung betrifft einen aufgeladenen Mehrzylinder- Dieselmotor, bei dem ein sämtlichen Zylindern zugeordne­ ter Ladeluftsammler aus einem vom Abgas eines sämtlichen Zylindern zugeordneten Abgassammlers angetriebenen Abgas­ turbolader und aus einem von der Kurbelwelle des Diesel­ motors über eine bei einem ausreichenden Abgasaufkommen öffnende Schaltkupplung angetriebenen Verdrängerlader mit Ladeluft versorgbar ist.The invention relates to a supercharged multi-cylinder Diesel engine in which all cylinders are assigned The charge air collector from one of the exhaust gases of all Exhaust collector associated with cylinders driven exhaust gas turbocharger and one from the crankshaft of the diesel engines with a sufficient amount of exhaust gas opening clutch driven positive displacement can be supplied with charge air.

Durch die Zuhilfenahme der Aufladung läßt sich an einem kleinen Verbrennungsmotor die Leistung eines erheblich größeren Verbrennungssaugmotors verwirklichen. Bei einer vorgegebenen Nennleistung kann der Motor infolge seiner Aufladung beispielsweise zur Senkung des Eigengewichts eines von ihm angetriebenen Kraftfahrzeugs beträchtlich verkleinert werden. Ein Abgasturbolader mit einer vom Druck der Abgase des Verbrennungsmotors angetriebenen Ab­ gasturbine und mit einem von der Abgasturbine angetriebe­ nen Ladeluftverdichter erbringt bei seiner Unterversor­ gung mit Abgasenergie im Niedrigdrehzahlbereich des Ver­ brennungsmotors naturgemäß eine unzureichende Aufladelei­ stung. Die dann zu geringe Aufladung macht den Motor dreh­ momentschwach und zudem durch zu hohe Rauchwerte umwelt­ schädlich. Ein vom Verbrennungsmotor angetriebener Ver­ drängerlader fördert wirtschaftlich und einfach die für niedrige Drehzahlen des Verbrennungsmotors benötigte La­ deluftmenge mit ausreichendem Ladeluftdruck, arbeitet aber insbesondere bei Vollast und Höchstdrehzahl des Ver­ brennungsmotors gegenüber einem nach dem Verdichterprin­ zip arbeitenden Abgasturboladersystem unwirtschaftlich. Aus diesen Gründen ist es üblich, an einer Brennkraftma­ schine die beiden Ladertypen zur Umgehung ihrer jeweili­ gen Nachteile zu kombinieren.With the help of the charging, one can small internal combustion engine the performance of a significant realize larger internal combustion engine. At a given the nominal power, the motor can Charging, for example, to reduce your own weight of a motor vehicle driven by him considerably be made smaller. An exhaust gas turbocharger with one of the Pressure of the exhaust gases from the internal combustion engine  gas turbine and with one driven by the exhaust gas turbine renders a charge air compressor at its sub-supplier supply with exhaust gas energy in the low speed range of the Ver internal combustion engine naturally an inadequate charging stung. The insufficient charge then turns the engine Weak in torque and also environmental due to excessive smoke values harmful. A Ver powered by the internal combustion engine dredger loader economically and simply supports those for low internal combustion engine speeds required La amount of air with sufficient charge air pressure, works but especially at full load and maximum speed of the Ver internal combustion engine versus one after the compressor zip working turbocharger system uneconomical. For these reasons, it is common to use an internal combustion engine seem the two types of loaders to circumvent their respective to combine disadvantages.

Durch das Dokument DE 33 17 017 A1 ist bereits ein aufge­ ladener Mehrzylinder-Dieselmotor der eingangs angeführten Gattung bekannt. Um bei Beibehaltung eines hohen Auflade­ grades im Vollastbetrieb die Schadstoffemissionen sowie den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und bei niederen Motordrehzahlen ein gutes Beschleunigungsverhalten mit verminderten Rauchwerten zu erreichen, ist bei diesem Dieselmotor die andere Aufladeeinheit durch einen nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Lader gebildet, dem der Turbolader nachgeschaltet ist und der zu seinem Antrieb mit der Kurbelwelle entweder direkt oder über eine Schalt­ kupplung oder über eine viskositätsabhängige Kupplung ver­ bunden ist, wobei letztere mit steigender Motordrehzahl eine relativ absinkende Drehzahl des Verdrängerladers be­ wirkt. Sofern die Alternative mit der Schaltkupplung vor­ gesehen ist, wird beim Abkuppeln des Verdrängerladers ei­ ne Bypassklappe in der Verbindungsleitung der beiden Lader geöffnet, so daß die Verbrennungsluft vom Abgasturbolader direkt angesaugt wird. Das Abkuppeln des Verdrängerladers reicht hierbei jedoch nicht aus, um ihn als verschleiß­ anfälligsten Bestandteil des gesamten Aufladesystems so stark zu entlasten, daß er selbst ganz wesentlich ver­ kleinert werden kann. Andererseits führt das Verfolgen der Leistungssteigerung und der Schadstoffarmut beim Die­ selmotor über die Reduzierung seiner geometrisch-mechani­ schen Verdichtung bei gleichzeitig weiterer Steigerung des Aufladedruckes. Hierfür enthält der bekannte Diesel­ motor insbesondere in einem vom Kaltstart bei sehr nie­ driger Umgebungslufttemperatur über Leerlauf und Teillast bis zur Vollast bei hoher Motordrehzahl und sehr hoher Umgebungslufttemperatur reichenden weiten Betriebsspek­ trum keine übergangsharmonische Anpassung.By document DE 33 17 017 A1 is already a loaded multi-cylinder diesel engine of the above Known genus. To keep a high charge grades in full load operation the pollutant emissions as well reduce fuel consumption and at low Engine speeds with good acceleration behavior To achieve reduced smoke values is with this Diesel engine the other charger by one after the displacer working loader, which the Turbocharger is connected downstream and to drive it with the crankshaft either directly or via a shift coupling or via a viscosity-dependent coupling is bound, the latter with increasing engine speed a relatively falling speed of the positive-displacement charger works. If the alternative with the clutch before is seen, ei when uncoupling the positive displacement ne bypass flap in the connecting line of the two loaders  opened so that the combustion air from the exhaust gas turbocharger is sucked in directly. Uncoupling the positive-displacement charger however, it is not sufficient to wear it most vulnerable part of the entire charging system like this to relieve heavily that he ver very much ver can be reduced. On the other hand, chasing leads the increase in performance and the low levels of pollutants in die selmotor on reducing its geometrical-mechanical compression with simultaneous further increase of the boost pressure. For this, the well-known diesel contains engine especially in a cold start at very never ambient air temperature above idle and part load up to full load at high engine speed and very high Ambient air temperature-wide operating spec no transition harmonious adjustment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem auf­ geladenen Mehrzylinder-Dieselmotor der eingangs angeführ­ ten Art für eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen bei gesteigerter Leistung und für ein verbessertes Beschleunigungsverhalten mit verminder­ ten Rauchwerten im Niedrigdrehzahlbereich eine starke Re­ duzierung der geometrisch-mechanischen Verdichtung in den Zylindern innerhalb eines vom Kaltstart bei sehr niedri­ ger Umgebungslufttemperatur bis zur Vollast bei hoher Motordrehzahl und sehr hoher Umgebungslufttemperatur über­ gangsharmonisch beherrschten Betriebsspektrums zu ermög­ lichen und dabei den Verdrängerlader über seine Abkuppel­ barkeit hinaus zu seiner Verkleinerung und zur Verlänge­ rung seiner Lebensdauer weiter zu entlasten.The invention has for its object in one loaded multi-cylinder diesel engine of the above kind of a reduction in fuel consumption and Pollutant emissions with increased performance and for an improved acceleration behavior with less smoke values in the low speed range a strong re reduction of the geometrical-mechanical compression in the Cylinders within one from cold start at very low low ambient air temperature up to full load at high Engine speed and very high ambient air temperature above operating range with harmonic control and the positive displacement supercharger via its uncoupling Ability to downsize and extend to further relieve its lifespan.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ladeluftsammler durch eine in ihn eingefügte Ladeluft­ trennklappe auf einen oder mehr Zylinder betriebsbereichs­ abhängig beschränkbar ist und jeder von der Ladeluftver­ sorgung abgetrennte Zylinder über den ladeluftfreien Teil des Ladeluftsammlers und ein mit einem Schaltventil ver­ sehenes Verbindungsrohr aus dem Abgassammler mit Abgas beaufschlagbar ist.This object is achieved in that the charge air collector through a charge air inserted into it Partition valve on one or more cylinders operating area  is restrictable and everyone depends on the charge air supply supply separated cylinders via the charge air-free part of the charge air collector and a ver with a switching valve see connecting pipe from the exhaust manifold with exhaust gas is acted upon.

Die Unterteilung des Ladeluftsammlers durch eine Ladeluft­ trennklappe beispielsweise in der Mitte lenkt das von dem Verdrängerlader geförderte Ladeluftvolumen auf nur eine Hälfte aller Zylinder des Dieselmotors, was die Verdoppe­ lung der Ladung in diesen Zylindern bewirkt. Durch den erhöhten Aufstau der Ladeluft steigt auch der Ladedruck auf das Doppelte an, da ein Verdrängerlader gegen jeden Gegendruck in dieser Größenordnung fördert. Der in diesem Fall konzipierte ungefähre Ladedruck ohne die Benutzung einer aufstauenden Ladelufttrennklappe von ca. 3 bar des Verdrängerladers erhöht sich also bei der Halbierung des Ladeluftsammlers durch die Ladelufttrennklappe auf ca. 6 bar, was bei einer geometrisch-mechanischen Verdichtung in den Zylindern von 3 : 1 durch die Kurbelwellenbewegung das Gesamtkompressionsverhältnis auf 18 : 1 steigert. Soll­ te dies zur Selbstzündung nicht ausreichen, so können durch eine außermittige Plazierung der Ladelufttrennklap­ pe noch mehr Zylinder von der Startaufladung ausgeschlos­ sen werden.The subdivision of the charge air collector by a charge air Partition flap in the middle, for example, directs that from the Displacer boosted charge air volume to only one Half of all cylinders of the diesel engine, which doubles effect of the charge in these cylinders. By the The increased pressure of the charge air also increases the charge pressure to double, since a positive displacement against everyone Back pressure of this magnitude promotes. The one in this Case designed approximate boost pressure without using it an impounding charge air separating flap of approx. 3 bar of the Displacer therefore increases when the Charge air collector through the charge air separator flap to approx. 6 bar, what with a geometrical-mechanical compression in the cylinders of 3: 1 by the crankshaft movement the overall compression ratio increases to 18: 1. Should If this is not sufficient for self-ignition, you can due to an off-center placement of the charge air separator pe even more cylinders excluded from starting charging will be.

Die geschlossene Ladelufttrennklappe hat neben der Ver­ besserung der Startaufladung noch eine Zusatzfunktion, indem sie die Vorwärmung der von der Versorgung mit Lade­ luft zunächst ausgeschlossenen Zylinder durch Abgas er­ möglicht und damit in diesen Zylindern eine zusätzlich erleichterte Selbstzündung vorbereitet. Durch die ermög­ lichte extreme Vergrößerung des Totraumanteils steht an sich schon in sämtlichen vorhandenen Zylindern ein viel größerer Restgasanteil für die Erwärmung der Frischluft zur Verfügung, was zur Absenkung der Stickoxydemission führt und zugleich den Zündverzug vermindert, der sich im Nageln des Dieselmotors unliebsam bemerkbar macht. Da­ durch, daß bei einem Dieselmotor mit einer dafür ausrei­ chenden Anzahl an Zylindern der Ladeluftsammler durch zwei oder mehr in ihn eingefügte Ladelufttrennklappen be­ triebsbereichsabhängig mit unterschiedlichen Teilungsver­ hältnissen zweiteilbar ist, wird die Aufladung insbeson­ dere auch zur weiteren Entlastung des Verdrängerladers noch stärker für unterschiedliche Betriebsbereiche des Dieselmotors differenziert. Hierbei ergibt sich eine be­ sondere Perfektionierung, wenn dem Abgasturbolader wenig­ stens zwei weitere Abgasturbolader betriebsbereichsabhän­ gig gestaffelt in abgas- und ladeluftseitiger Parallel­ anordnung zuschaltbar sind.The closed charge air separator flap has next to the ver improvement of the starting charge an additional function, by preheating the charge from the supply air is initially excluded by exhaust gas possible and therefore an additional one in these cylinders lightened self-ignition prepared. Made possible by light extreme enlargement of the dead space portion is pending a lot in all the existing cylinders  Greater residual gas content for heating the fresh air available to reduce nitrogen oxide emissions leads and at the same time reduces the ignition delay, which is unpleasant noticeable in the nailing of the diesel engine. There through that with a diesel engine with one for it the number of cylinders in the charge air collector two or more charge air dividers inserted into it depending on the operating range with different division is divisible, the charging in particular also to further relieve the positive loader even stronger for different operating areas of the Diesel engine differentiated. This results in a be special perfection when the turbocharger does little at least two more exhaust gas turbochargers depending on the operating area gig staggered in parallel on the exhaust and charge air side arrangement are switchable.

Ein aufgrund der in den Unteransprüchen angegebenen Er­ findungsausgestaltungen bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der überwiegend schematischen Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ ben.A due to the Er specified in the subclaims Invention configurations preferred embodiment the invention is in the predominantly schematic drawing shown and will be described in more detail below ben.

Die Zeichnung zeigt einen aufgeladenen Sechszylinder-Die­ selmotor, bei dem zur Differenzierung der Aufladung für unterschiedliche Betriebsbereiche und insbesondere auch zur weiteren Entlastung des Verdrängerladers 10 in dem den sechs Zylindern 11 des Motorblocks 12 zugeordneten Ladeluftsammler 13 insgesamt vier Ladelufttrennklappen 14 eingefügt sind. Davon ist die den Ladeluftsammler 13 am stärksten beschränkende Ladelufttrennklappe dem Kaltstart, die nächste Ladelufttrennklappe dem Start des warmen Mo­ tors, die übernächste Ladelufttrennklappe dem Leerlauf unter ca. 20°C Umgebungslufttemperatur und die den Lade­ luftsammler 13 am wenigsten beschränkende Ladelufttrenn­ klappe dem Leerlauf über ca. 20°C Umgebungslufttempera­ tur zugeordnet. Hinzu kommt die ergänzende Differenzie­ rung der Aufladung im Bereich des Abgasturboladers 15 dergestalt, daß dem ersten parallel zugeschalteten Abgas­ turbolader 16 der Vollastbetrieb mit niedriger Drehzahl, dem zweiten parallel zugeschalteten Abgasturbolader 17 der Vollastbetrieb mit mittlerer Drehzahl und einem drit­ ten parallel zugeschalteten Abgasturbolader 18 der Voll­ lastbetrieb mit hoher Drehzahl zugeordnet ist.The drawing shows a turbocharged six-cylinder diesel engine, in which a total of four charge air separating flaps 14 are inserted in the charge air collector 13 assigned to the six cylinders 11 of the engine block 12 , in order to differentiate the charge for different operating areas and in particular to further relieve the supercharger 10 . Of these, which is the charge air collector 13 limiting most charge air separation flap a cold start, the next charge air separation flap tors the start of the warm Mo, the next-charge air separation flap idling at about 20 ° C ambient air temperature and the charge air collector 13 least restrictive charge air separation flap idle over ca 20 ° C ambient air temperature assigned. In addition, there is the additional differentiation of the charge in the area of the exhaust gas turbocharger 15 such that the first exhaust gas turbocharger 16 connected in parallel operates at full load at low speed, the second exhaust gas turbocharger 17 connected in parallel at full speed operation at medium speed and a third exhaust gas turbocharger 18 connected in parallel 18 the full load operation at high speed is assigned.

Bei alledem ist der Verdrängerlader 10 dem Abgasturbola­ der 15 in Serie vorgeordnet und dem Verdrängerlader 10 ein zusätzlicher Abgasturbolader 19 in Serie vorgeordnet, um die insbesondere beim Kaltstart des Dieselmotors an­ fänglich niedrige Abgasenergie noch besser auszunutzen und um die Außerbetriebnahme des Verdrängerladers 10 bei einem noch geringeren Abgasaufkommen zu ermöglichen. Um den Verdrängerlader 10 zur Verlängerung seiner Lebens­ dauer zu schonen und ihn gleichwohl zur Aufladung des Dieselmotors bedarfsgerecht einzusetzen, ist das Öffnen der Schaltkupplung 20 in einem Teillastbereich des Die­ selmotors mit dem nicht durch eine Ladelufttrennklappe 14 beschränkten Ladeluftsammler 13 vorgesehen. Da ein schnel­ ler Verschleiß von Verdrängerladern hauptsächlich auf dem Betrieb bei höheren Drehzahlen beruht, ist die zwischen der Kurbelwelle 21 und dem Verdrängerlader 10 eingefügte Schaltkupplung 20 als Fliehkraftkupplung ausgebildet. Da­ mit werden zugleich wesentlich kompliziertere Abschalt­ einrichtungen vermieden. Vorzugsweise ist die Außerbe­ triebnahme des Verdrängerladers 10 durch das Öffnen der Schaltkupplung 20 bei einem der Anzahl der Abgasturbola­ der entsprechenden Bruchteil der Höchstdrehzahl des Die­ selmotors vorgesehen. Darin steckt gleichsam eine Bemes­ sungsvorschrift für das gesamte Aufladesystem des Diesel­ motors. Der Einsatz des Verdrängerladers 10 wird infolge der zum Abgasturbolader 15 zusätzlich vorgesehenen Abgas­ turbolader 16, 17, 18 und 19 auf den Bereich eines rela­ tiv niedrigen Abgasaufkommens beschränkt, nachdem dort die Effektivität der Aufladung mittels der Ladelufttrenn­ klappen 14 entscheidend gesteigert worden ist. Anderer­ seits läßt ein kleinerer Verdrängerlader 10 durchaus auch höhere Drehzahlen an sich zu. Deshalb ist zwischen der als Fliehkraftkupplung ausgebildeten Schaltkupplung 20 und dem Verdrängerlader 10 eine Übersetzung 22 vorgese­ hen.In all of the supercharger 10 is the Abgasturbola 15 arranged upstream in series and the supercharger 10 disposed upstream of an additional exhaust-gas turbocharger 19 in series to the even better use particularly at cold start of the diesel engine to fänglich low exhaust gas energy and the shutdown of the Verdrängerladers 10 even lower with a To allow exhaust gas generation. In order to conserve the positive-displacement charger 10 to extend its life and nevertheless use it to charge the diesel engine as required, the clutch 20 is opened in a partial load range of the sel engine with the charge air collector 13 not restricted by a charge air separating flap 14 . Since rapid wear of positive-displacement superchargers is mainly based on operation at higher speeds, the clutch 20 inserted between the crankshaft 21 and the positive-supercharger 10 is designed as a centrifugal clutch. Since with much more complicated shutdown devices are avoided. Preferably, the shutdown of the positive-displacement supercharger 10 is provided by opening the clutch 20 at one of the number of exhaust gas turbos, the corresponding fraction of the maximum speed of the sel engine. There is, as it were, a dimensioning specification for the entire charging system of the diesel engine. The use of the positive-displacement supercharger 10 is limited due to the exhaust gas turbocharger 15 additionally provided exhaust gas turbocharger 16 , 17 , 18 and 19 to the area of a rela tively low exhaust gas volume after there the effectiveness of charging by means of the charge air separator flap 14 has been decisively increased. On the other hand, a smaller positive-displacement supercharger 10 also allows higher speeds. Therefore, a gear ratio 22 is provided between the clutch 20 designed as a centrifugal clutch and the positive-displacement supercharger 10 .

Die vier Ladelufttrennklappen 14 haben je eine Betäti­ gungseinrichtung 23, die von einer gemeinsamen Steuerein­ heit 24 betriebsbereichsabhängig mit Schaltsignalen ver­ sorgt wird. Zur Differenzierung der Betriebsbereiche des Dieselmotors können dabei auf mannigfaltige Weise Senso­ ren für Drucke, Temperaturen und die Drehzahl eingesetzt sein, beispielsweise auch je ein Sensor 25 für die Brenn­ raumwandtemperatur des ersten und des sechsten Zylinders 11 des Sechszylinder-Dieselmotors. Dazu, daß jeder von der Ladeluftversorgung abgetrennte Zylinder 11 über den ladeluftfreien Teil des Ladeluftsammlers 13 und das mit dem Schaltventil 26 versehene Verbindungsrohr 27 aus dem Abgassammler 28 mit Abgas beaufschlagbar ist, ist auch die Betätigungseinrichtung 29 des Schaltventils 26 an die Steuereinheit 24 angeschlossen. Das Schaltventil 26 wird geschlossen, kurz bevor die den Ladeluftsammler 13 am wenigsten beschränkende Ladelufttrennklappe 14 in Ergän­ zung zu den bereits geöffneten anderen Ladelufttrennklap­ pen 14 ihr Öffnungssignal erhält.The four charge air separating flaps 14 each have an actuation device 23 , which is provided by a common control unit 24 , depending on the operating range, with switching signals. To differentiate the operating ranges of the diesel engine, sensors for pressure, temperatures and the speed can be used in a variety of ways, for example also a sensor 25 for the combustion chamber wall temperature of the first and the sixth cylinder 11 of the six-cylinder diesel engine. In addition to the fact that each cylinder 11 separated from the charge air supply can be supplied with exhaust gas from the exhaust manifold 28 via the charge air-free part of the charge air collector 13 and the connecting pipe 27 provided with the switching valve 26 , the actuating device 29 of the switching valve 26 is also connected to the control unit 24 . The switching valve 26 is closed shortly before the charge air collector 13 least restrictive charge air separating flap 14 receives its opening signal in addition to the other charge air separating flaps 14 already open.

Eine weitere Zusatzmaßnahme zur Entlastung des Verdrän­ gerladers 10 besteht darin, daß der Lufteingang 30 und der Luftausgang 31 des Verdrängerladers 10 mittels eines bei geöffneter Schaltkupplung 20 geöffneten Ventils 32 kurzgeschlossen sind. Die anfängliche Aufeinanderfolge des Ladeluftverdichters 33 des Abgasturboladers 19, des Verdrängerladers 10 und des Ladeluftverdichters 33 des Abgasturboladers 15 verringert sich damit auf eine unmit­ telbare Verbindung dieser beiden Ladeluftverdichter 33, wogegen die Abgasturbine 34 des Abgasturboladers 15 mit der Abgasturbine 34 des Abgasturboladers 19 ständig eine Zweierkette bildet. Bei einem entsprechend hohen Abgas­ aufkommen verteilt sich das aus dem Abgassammler 28 aus­ tretende Abgas auf die Abgasturbolader 15, 16, 17 und 18, wobei lediglich dem Abgasturbolader 15 ein zusätzlicher Abgasturbolader 19 nachgeordnet ist.An additional measure for relieving the Verdrän gerladers 10 is that the air inlet 30 and air outlet 31 are short-circuited the Verdrängerladers 10 by means of an opened with an open clutch valve 20 32nd The initial sequence of the charge air compressor 33 of the turbocharger 19, the Verdrängerladers 10 and the charge air compressor 33 of the turbocharger 15 is reduced so that a UNMIT nent connection of these two charge air compressor 33, 34 of the turbocharger 19 constant while the exhaust turbine of the exhaust turbocharger 15 to the exhaust gas turbine 34 is a two-chain forms. With a correspondingly high amount of exhaust gas, the exhaust gas emerging from the exhaust manifold 28 is distributed to the exhaust gas turbochargers 15 , 16 , 17 and 18 , only an additional exhaust gas turbocharger 19 being arranged downstream of the exhaust gas turbocharger 15 .

Die betriebsbereichsabhängig gestaffelte Zuschaltung der Abgasturbolader 16, 17 und 18 wird auf einfache und si­ chere Weise dadurch realisiert, daß zum Aufsteuern einer Absperreinrichtung 35 der Abgasturbine 34 des jeweils nächsten Abgasturboladers ein zwischen dem Ausgang des Ladeluftverdichters 33 des diesem nächsten Abgasturbola­ der vorgeordneten Abgasturboladers und einem dem Ausgang nachfolgenden Rückschlagventil 36 abgenommener Ladeluft- Überdruck eingesetzt ist. Dabei wird der Ladeluft-Über­ druck über eine Druckluftleitung 37 unmittelbar zur Betä­ tigung der Absperreinrichtung 35 herangezogen. Infolge­ dessen sind die parallel zuschaltbaren Abgasturbolader 16, 17 und 18 und der erste Abgasturbolader 15 ladeluft­ seitig mit je einem Rückschlagventil 36 versehen. Jede Absperreinrichtung 35 ist mit einem Einstellorgan 38 für ihren individuellen Aufsteuer-Schwellendruck und mit ei­ nem Schließverzögerer 39 für eine Schalthysterese im La­ deluft-Überdruck ausgestattet. Als zusätzliche Sicher­ heitsmaßnahme ist zum Offenhalten des vorrangigen Rück­ schlagventils 36 bis zum vollständigen Schließen des nachrangigen Rückschlagventils 36 eine von der Absperr­ einrichtung 35 der nachrangigen Abgasturbine 34 zum Rück­ schlagventil 36 des vorrangigen Ladeluftverdichters 33 führende Signalleitung 40 vorgesehen. Damit wird am Rück­ schlagventil 36 ein Haltemagnet 41 aktiviert bzw. inakti­ viert. Nach dem Passieren der Rückschlagventile 36 werden die maximal vier Ladeluftteilströme vereint und dann über einen relativ kleinen Ladeluftkühler 42 dem Bereich des Ladeluftsammlers 13 zugeleitet, an den die nicht durch eine Ladelufttrennklappe 14 von der Ladeluftversorgung ausschließbaren Zylinder 11 angeschlossen sind.The operating range-dependent staggered connection of the exhaust gas turbochargers 16 , 17 and 18 is realized in a simple and safe manner in that for opening a shut-off device 35 of the exhaust gas turbine 34 of the next exhaust gas turbocharger between the outlet of the charge air compressor 33 and the next exhaust gas turbola of the upstream exhaust gas turbocharger and one the outlet check valve 36 removed charge air pressure is used. The charge air overpressure is used directly via a compressed air line 37 to actuate the shut-off device 35 . As a result, the exhaust gas turbochargers 16 , 17 and 18 , which can be connected in parallel, and the first exhaust gas turbocharger 15 on the charge air side are each provided with a check valve 36 . Each shut-off device 35 is equipped with an adjusting element 38 for its individual opening threshold pressure and with a closing delay 39 for a switching hysteresis in the La deluft overpressure. Standardized measure as additional security is for keeping the priority-return valve 36 is provided up to the complete closing of the subordinated non-return valve 36, one of the shut-off device 35 of the subordinated exhaust turbine 34 to the return check valve 36 of the primary charge air compressor 33 leading signal line 40th Thus, a holding magnet 41 is activated or inactivated at check valve 36 . After passing the check valves 36 , the maximum four charge air partial flows are combined and then fed via a relatively small charge air cooler 42 to the area of the charge air collector 13 to which the cylinders 11 , which cannot be excluded from the charge air supply by a charge air separating flap 14 , are connected.

Für die beschriebenen Ausgestaltungen der Aufladeeinrich­ tung eines aufgeladenen Mehrzylinder-Dieselmotors ist es unerheblich, wie die Verbrennungsräume geformt und be­ grenzt sind. Insofern sind die Zylinder für Hubkolben den Wankelscheiben gleichgestellt. Entscheidend ist, daß ein sämtlichen Zylindern zugeordneter Ladeluftsammler durch wenigstens eine in ihn eingefügte Ladelufttrenn­ klappe auf einen oder mehr Zylinder betriebsbereichsab­ hängig beschränkbar ist und der für die Startaufladung des Dieselmotors benötigte Verdrängerlader trotz einer besonders niedrigen geometrisch-mechanischen Verdichtung in den Zylindern zu seiner Verkleinerung und zur Verlän­ gerung seiner Lebensdauer weiter entlastet wird.For the described embodiments of the charging device it is a supercharged multi-cylinder diesel engine irrelevant how the combustion chambers are shaped and be are limited. In this respect, the cylinders are for reciprocating pistons equal to the Wankel disks. It is crucial that a charge air collector assigned to all cylinders by at least one charge air separator inserted into it fold down on one or more cylinders operating area is restricted and that for the start charging of the diesel engine required positive displacement despite one particularly low geometric-mechanical compression in the cylinders for its downsizing and extension life span is further reduced.

Claims (14)

1. Aufgeladener Mehrzylinder-Dieselmotor, bei dem ein sämtlichen Zylindern (11) zugeordneter Ladeluftsamm­ ler (13) aus einem vom Abgas eines sämtlichen Zylin­ dern (11) zugeordneten Abgassammlers (28) angetriebe­ nen Abgasturbolader (15) und aus einem von der Kur­ belwelle (21) des Dieselmotors über eine bei einem ausreichenden Abgasaufkommen öffnende Schaltkupplung (20) angetriebenen Verdrängerlader (10) mit Ladeluft versorgbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ladeluftsammler (13) durch eine in ihn eingefügte Ladelufttrennklappe (14) auf einen oder mehr Zylinder (11) betriebsbereichsabhän­ gig beschränkbar ist und jeder von der Ladeluftversor­ gung abgetrennte Zylinder (11) über den ladeluftfreien Teil des Ladeluftsammlers (13) und ein mit einem Schaltventil (26) versehenes Verbindungsrohr (27) aus dem Abgassammler (28) mit Abgas beaufschlagbar ist.1. Supercharged multi-cylinder diesel engine, in which all the cylinders ( 11 ) associated charge air collectors ( 13 ) from an exhaust gas collector ( 28 ) assigned to all cylinders ( 11 ) associated exhaust manifold ( 28 ) driven exhaust gas turbocharger ( 15 ) and from one of the cure belwelle of the diesel engine is supplied with charge air (21) via an opening at a sufficient exhaust gas volume clutch (20) driven supercharger (10), characterized in that the charging air manifold (13) by an inserted into it charge air separation flap (14) on one or more cylinders ( 11 ) can be limited depending on the operating range and each cylinder ( 11 ) separated from the charge air supply can be charged with exhaust gas via the charge air-free part of the charge air collector ( 13 ) and a connecting pipe ( 27 ) with a switching valve ( 26 ) from the exhaust manifold ( 28 ) . 2. Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeluftsammler (13) durch zwei oder mehr in ihn eingefügte Ladelufttrennklappen (14) betriebsbe­ reichsabhängig mit unterschiedlichem Teilungsverhält­ nis zweiteilbar ist. 2. Diesel engine according to claim 1, characterized in that the charge air collector ( 13 ) by two or more inserted in it charge air separation flaps ( 14 ) Betriebsbe be dependent on the area with different division ratio nis in two parts. 3. Dieselmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von insgesamt vier vorhandenen Ladelufttrennklap­ pen (14) die den Ladeluftsammler (13) am stärksten beschränkende Ladelufttrennklappe dem Kaltstart, die nächste Ladelufttrennklappe dem Start des warmen Mo­ tors, die übernächste Ladelufttrennklappe dem Leer­ lauf unter ca. 20°C Umgebungslufttemperatur und die den Ladeluftsammler (13) am wenigsten beschränkende Ladelufttrennklappe dem Leerlauf über ca. 20°C Umge­ bungslufttemperatur zugeordnet ist.3. Diesel engine according to claim 2, characterized in that of a total of four existing charge air separating flaps ( 14 ) the charge air collector ( 13 ) the most restrictive charge air separating flap the cold start, the next charge air separating flap the start of the warm engine, the next but one charge air separating flap the idle under approx. 20 ° C ambient air temperature and the charge air separator flap that is the least restrictive to the charge air collector ( 13 ) is assigned to idling above approx. 20 ° C ambient air temperature. 4. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der Schaltkupplung (20) in einem Teillastbereich des Dieselmotors mit dem nicht durch eine Ladelufttrennklappe (14) beschränkten Ladeluftsammler (13) vorgesehen ist.4. Diesel engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the opening of the clutch ( 20 ) is provided in a partial load range of the diesel engine with the charge air collector ( 13 ) not limited by a charge air separating flap ( 14 ). 5. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abgasturbolader (15) wenig­ stens zwei weitere Abgasturbolader (16, 17) betriebs­ bereichsabhängig gestaffelt in abgas- und ladeluft­ seitiger Parallelanordnung zuschaltbar sind.5. Diesel engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas turbocharger ( 15 ) little least two further exhaust gas turbochargers ( 16 , 17 ) can be switched depending on the operating region staggered in exhaust gas and charge air side parallel arrangement. 6. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Verdrängerlader (10) dem Abgasturbolader (15) in Serie vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienanordnung des Verdrängerladers (10) und des Abgasturboladers (15) wenigstens zwei weitere Abgas­ turbolader (16, 17) betriebsbereichsabhängig gestaffelt in abgas- und ladeluftseitiger Parallelanordnung zu­ schaltbar sind. 6. Diesel engine according to one of claims 1 to 4, in which the displacer ( 10 ) is arranged upstream of the exhaust gas turbocharger ( 15 ), characterized in that the series arrangement of the displacer ( 10 ) and the exhaust gas turbocharger ( 15 ) has at least two further exhaust gas turbochargers ( 16 , 17 ) can be switched depending on the operating area, staggered in a parallel arrangement on the exhaust and charge air side. 7. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Verdrängerlader (10) dem Abgasturbolader (15) in Serie vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdrängerlader (10) ein zusätzlicher Abgasturbo­ lader (19) in Serie vorgeordnet ist und der Serien­ anordnung des zusätzlichen Abgasturboladers (19), des Verdrängerladers (10) und des Abgasturboladers (15) wenigstens zwei weitere Abgasturbolader (16, 17) be­ triebsbereichsabhängig gestaffelt in abgas- und lade­ luftseitiger Parallelanordnung zuschaltbar sind.7. Diesel engine according to one of claims 1 to 4, in which the displacer ( 10 ) upstream of the exhaust gas turbocharger ( 15 ), characterized in that the displacer ( 10 ) is an additional exhaust gas turbocharger ( 19 ) arranged in series and the Series arrangement of the additional exhaust gas turbocharger ( 19 ), the positive-displacement supercharger ( 10 ) and the exhaust gas turbocharger ( 15 ) at least two further exhaust gas turbochargers ( 16 , 17 ) be staggered depending on the operating range in the exhaust and charge air-side parallel arrangement. 8. Dieselmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lufteingang (30) und der Luftausgang (31) des Verdrängerladers (10) mittels eines bei ge­ öffneter Schaltkupplung (20) geöffneten Ventils (32) kurzgeschlossen sind.8. Diesel engine according to claim 6 or 7, characterized in that the air inlet ( 30 ) and the air outlet ( 31 ) of the positive-displacement supercharger ( 10 ) are short-circuited by means of a valve ( 32 ) which is open when the clutch ( 20 ) is open. 9. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten parallel zugeschalteten Abgasturbolader (16) der Vollastbetrieb mit niedriger Drehzahl, dem zweiten parallel zugeschalteten Abgas­ turbolader (17) der Vollastbetrieb mit mittlerer Dreh­ zahl und einem dritten parallel zugeschalteten Abgas­ turbolader (18) der Vollastbetrieb mit hoher Drehzahl zugeordnet ist.9. Diesel engine according to one of claims 5 to 8, characterized in that the first parallel exhaust gas turbocharger ( 16 ) the full load operation at low speed, the second parallel exhaust gas turbocharger ( 17 ) the full load operation with medium speed and a third parallel connected exhaust gas turbocharger ( 18 ) is assigned to full load operation at high speed. 10. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zuschaltbaren Abgas­ turbolader und der erste Abgasturbolader (15) lade­ luftseitig mit je einem Rückschlagventil (36) versehen sind. 10. Diesel engine according to one of claims 5 to 9, characterized in that the exhaust gas turbocharger which can be connected in parallel and the first exhaust gas turbocharger ( 15 ) on the air side are each provided with a check valve ( 36 ). 11. Dieselmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufsteuern einer Absperreinrichtung (35) der Abgasturbine (34) des jeweils nächsten Abgasturbola­ ders ein zwischen dem Ausgang des Ladeluftverdich­ ters (33) des diesem nächsten Abgasturbolader vorge­ ordneten Abgasturboladers und dem dem Ausgang nach­ folgenden Rückschlagventil (36) abgenommener Lade­ luft-Überdruck eingesetzt ist.11. Diesel engine according to claim 10, characterized in that for opening a shut-off device ( 35 ) of the exhaust gas turbine ( 34 ) of the next exhaust gas turbocharger one between the output of the charge air compressor ( 33 ) of this next exhaust gas turbocharger pre-arranged exhaust gas turbocharger and the output after following check valve ( 36 ) removed charge air pressure is inserted. 12. Dieselmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Offenhalten des vorrangigen Rückschlagventils (36) bis zum vollständigen Schließen des nachrangigen Rückschlagventils (36) eine von der Absperreinrich­ tung (35) der nachrangigen Abgasturbine (34) zum Rückschlagventil (36) des vorrangigen Ladeluftver­ dichters (33) führende Signalleitung (40) vorgesehen ist.12. Diesel engine according to claim 11, characterized in that to keep the priority check valve ( 36 ) until the subordinate check valve ( 36 ) completely closes one of the shut-off device ( 35 ) of the subordinate exhaust gas turbine ( 34 ) to the check valve ( 36 ) of the priority Ladeluftver poet ( 33 ) leading signal line ( 40 ) is provided. 13. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außerbetriebnahme des Verdrängerladers (10) durch das Öffnen der Schalt­ kupplung (20) bei einem der Anzahl der Abgasturbola­ der entsprechenden Bruchteil der Höchstdrehzahl des Dieselmotors vorgesehen ist.13. Diesel engine according to one of claims 5 to 12, characterized in that the decommissioning of the positive-displacement supercharger ( 10 ) by opening the switching clutch ( 20 ) is provided at one of the number of exhaust gas turbo the corresponding fraction of the maximum speed of the diesel engine. 14. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwischen der Kurbel­ welle (21) und dem Verdrängerlader (10) eingefügte Schaltkupplung (20) als Fliehkraftkupplung ausgebil­ det ist.14. Diesel engine according to one of claims 1 to 13, characterized in that between the crank shaft ( 21 ) and the positive-displacement supercharger ( 10 ) inserted clutch ( 20 ) is ausgebil det as a centrifugal clutch.
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