CH662394A5 - Dieselbrennkraftmaschine. - Google Patents

Description

662394

PATENTANSPRUCH Abgasaufgeladene, niedrigverdichtende Dieselbrennkraftmaschine, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb zumindest ein Zylinder als Motorzylinder betrieben wird, der von einem als Verdichter betriebenen Zylinder aufgeladen wird, wobei der Kolben des Verdichterzylinders dem Kolben des Motorzylinders so weit voreilt, dass der Motorzylinder von dem Verdichterzylinder unmittelbar über eine Verbindungsleitung aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Motorzylinder ( 11 ) ein Luftspeicher (22) zugeordnet ist, der über eine mit einem Ventil (23) absperrbare Leitung (24) mit dem Motorzylinder (11) verbunden ist und der von mindestens einem weiteren Zylinder (13) der Brennkraftmaschine ( 10) aufgeladen wird, und dass das Ventil (23) vom Druck der verdichteten Luft des den Motorzylinder (11) aufladenden Verdichterzylinders ( 12) derartig gesteuert wird, dass die Luft des Luftspeichers (22) gemeinsam mit der Luft des Verdichterzylinders (12) den Motorzylinder (11) auflädt.

Die Erfindung betrifft eine abgasaufgeladene, niedrigverdichtende Dieselbrennkraftmaschine, bei der beim Starten und im Teillastbetrieb zumindest ein Zylinder als Motorzylinder betrieben wird, der von einem als Verdichter betriebenen Zylinder aufgeladen wird, wobei der Kolben des Verdichterzylinders dem Kolben des Motorzylinders so weit voreilt, dass der Motorzylinder von dem Verdichterzylinder unmittelbar über eine Verbindungsleitung aufgeladen wird.

Ein solches Nachladeverfahren ist aus der DE-OS 26 48 411 bekannt. Dadurch 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 zusätzlichem Platzbedarf durchzuführen.

Nachteilig 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.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter weitgehender Beibehaltung der einfachen Komponenten des bekannten Verfahrens, die Aufladung in dem Motorzylinder bei Start- und Teillastbetrieb zu steigern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Motorzylinder ein Luftspeicher zugeordnet ist, der über eine mit einem Ventil absperrbare Leitung mit dem Motorzylinder verbunden ist und der von mindestens einem weiteren Zylinder der Brennkraftmaschine aufgeladen wird, und dass das Ventil vom Druck der verdichteten Luft des den Motorzylinder aufladenden Verdichterzylinders derartig gesteuert wird, dass die Luft des Luftspeichers gemeinsam mit der Luft des Verdichterzylinders den Motorzylinder auflädt.

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 zu Verfügung stellen können, reicht jedoch die in den Zylindern erzielbare Verdichtungsendtemperatur 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 Motorzylinder 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 bekannterWeise 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 angeordnet. Der Kolben des Verdichterzylinders 12 eilt dem Kolben des Motorzylinders 11 so weit voraus, dass der Motorzylinder 11 während seines Verdichtungshubes mit der verdichteten Luft des Verdichterzylinders 12 aufgeladen wird.

Um die Aufladung weiter zu steigern, ist dem Motorzylinder 11 erfindungsgemäss 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.

Funktionsweise:

Im normalen Betrieb mit mittleren Teillasten bis zum Volllastbetrieb 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 unterbrochen 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 unter den Speicherdruck absinkt.

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

662 394

Der anschliessend folgende Verdichtungshub des Kolbens von Verdichterzylinder 12 lädt, weil er 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 schliessen 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.

s

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 io 29 mit Absperren der Ventile 20 und 27 der Motor-Ver-dichterbetrieb wieder aufgehoben und alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt. Damit arbeitet die Brennkraftmaschine in diesem Betriebszustand bis zur Vollast wieder normal.

B

1 Blatt Zeichnungen