DE2648411C2 - Mehrzylindrige Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Dieselbrennkraftmaschine mit niedrigem Verdichtungsverhältnis in den Zylindern, von denen im Normaibetrieb sämtliche Zylinder mit Kraftstoff versorgt werden und Leistung erzeugen und von denen beim Anlassen und gegebenenfalls im Teillastbetrieb ein Teil der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr als Verdichter arbeiten und den als Motor arbeitenden Zylindern Luft zuführen.

Zweck einer derartigen Anordnung ist es, beim Anlassen und im Teillastbetrieb in den als Motor arbeitenden Zylindern trotz des niedrigen Verdichtungsverhältnisses eine für die Zündung des einzuspritzenden Kraftstoffes ausreichend hohe Verdichtung mit entsprechenden Temperaturen zu erzielen.

Es ist eine Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine bekannt geworden (DE-GM 18 09 779), bei der in der Auspuffleitung jedes der die vorverdichtete Luft erzeugenden Zylinders, in der Ansaugleitung des als Motor wirkenden Zylinders und in einem gemeinsamen Überströmkanal Absperrorgane zum Umleiten der vorverdichteten Luft vorgesehen sind.

Durch diese Anordnung bedingt, erhält der als Motor wirkende Zylinder seine Verbrennungsluft ausschließlich von den als Verdichter wirkenden Zylindern. Um einen Aufladeeffekt zu erzielen, muß die Zahl der Verdichterzylinder die Zahl der Motorzylinder übersteigen.

Bei Motoren mit kleineren Zylinderzahlen bleiben dadurch im Start- und Teillastbetrieb nur noch wenige Motorzylinder übrig, so daß sich hierbei ein äußerst ungünstiges Laufverhalten der Brennkraftmaschine ergibt

Darüber hinaus kann ein Teil der von den Verdichterzylindem geförderten Luft wegen der durch die Leitungsführung bei der bekannten Brennkraftmaschine bedingten Toträume dem Motorzylinder nicht zugeführt werden.

Ferner benützt die bekannte Brennkraftmaschine einen Teil der Auspuffleitungen für den Transport der Luft vom Motorzylinder, weshalb in den Auspuffleitungen aufwendige Absperr- bzw. Umschaltorgane zum Umleiten der Luft zum Motorzylinder vorhanden sein "nüssen. Diese Umschaltorgane würden während des normalen Motorbetriebes nach kurzer Zeit von den heißen Abgasen zerstört werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dieselbrennkraftmaschine mit niedriger Verdichtung zu schaffen, die ein gutes Betriebsverhalten beim Anlassen und im Teillastbetrieb zeigt, nur kleine, für den Druckaufbau schädliche Toträume aufweist und bei der die Umschaltorgane nicht den Abgasen ausgesetzt sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeweils ein Verdichterzylinder mit jeweils einem Motorzylinder über eine von den üblichen Ansaug- und Auspuffleitungen unabhängige Leitung verbunden ist, in der ein beim Anlassen und gegebenenfalls im Teillastbetrieb geöffnetes, im Normalbetrieb geschlossenes Umsteuerventil und ein die Rückströmung aus dem Motorzylinder verhinderndes Ventil angeordnet sind, und daß der Kolben jedes Verdichterzylinders dem Kolben des zugeordneten Mötorzylinders um 30° bis 150° Kurbelwellenwinkel voreilt.

Gegenüber der bekannten Brennkraftmaschine ergeben sich durch diese Merkmale folgende Vorteile:

Jeder Motorzylinder saugt zunächst aus der Ladeluftleitung seine normale Luftfüllung an und wird dann zusätzlich von der verdichteten Luft j^es zugehörigen Verdichterzylinders aufgeladen. Dadurch müssen nicht mehr Zylinder als Verdichterzylincier wie als Motorzylinder betrieben werden. Die Leitung zwischen den beiden Zylindern kann mit sehr kleinem Querschnitt ausgeführt werden, so daß der entstehende schädliche Raum zwischen den Zylindern aund den Ventilen für die Steuerung der verdichteten Luft ebenfalls klein gehalten werden kann. Dementsprechend können auch kleine Ventile zur Anwendung gelangen, die nicht von den so Abgasen beaufschfagt werden und dadurch nicht den hohen Abgastemperaturen ausgesetzt sind.

Das die Rückströmung aus dem Motorzylinder verhindernde Ventil kann vorteilhaft als Rückschlagventil ausgebildet sein.

Es ist jedoch auch möglich, dieses Ventil in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel bzw. von der Stellung des Kolbens zu steuern.

Zur Vermeidung von Leistungsverlusten kann die

Leitung ein Belüftungsventil aufweisen, das den Verdichterzylinder während des an den Verdichtungshub anschließenden Saughubes mit der Atmosphäre verbindet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be- b^rj schrieben. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Anordnung der Zylinder einer Viertakt-Dieselbrennkraftmaschine,

F i g. 2 die schematische Anordnung eines Verdichter-

zylinders mit zugehörigem Motorzylinder.

In FI g. 1 ist schematisch eine Dieselbrennkraftmaschine mit V-förmig in zwei Reihen angeordneten zwölf Zylindern 1 bis 12 dargestellt Die Zündfolge betrage 1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12. Im Beispiel sind die Zylinder 1 bis 6 der ersten Reihe als Motorzylinder, die Zylinder 7 bis 12 der zweiten Reihe als Verdichterzylinder im Start- und Teillastbetrieb eingesetzt. Damit werden jeweils die Zylinder 8 und 5,10 und 3,7 und 6,11 und 2,9 und 4 und 12 und 1 mit Leitungen verbunden. In F i g. t ist nur die Leitung zwischen Zylinder 8 und Zylinder 5 mit Bezugszeichen 13 dargestellt. Natürlich ist es auch möglich, nur einen Teil der vorhandenen Zylinder in Motor- und Verdichterzylinder aufzuteilen. Ebenso können bei entsprechender Zündfolge die beiden zusammengehörenden Zylinder in derselben Reihe angeordnet sein.

In F i g. 2 ist ein Verdichterzylinder 14 mit dem Zylinder 8 und einem Kolben 16 sowie ein Motorzylinder 15 mit dem Zylinder 5 und einem Kolben 17 dargestellt.

Die Lage der zwei Kurbelzapfen 18/19einer mit 20 angedeuteten Kurbelwelle stimmt für beide Kolben überein. Durch den mit 90° dargestellten \i -Winkel 21 der Zylinderanordnung ergibt sich ein Vorauseilen des Kolbens 16 des Verdichters 14 von ebenfalls 90° Kurbelwellenwinkel gegenüber dem Kolben 17 des Motorzylinders 15. Der Kolben 16 des Verdichterzylinders steht kurz vor seinem oberen Totpunkt und hat die von ihm vorher angesaugte Luftmenge verdichtet. Der Kolben 17 des Motorzylinders befindet sich kurz nach seinem unteren Totpunkt und damit am Anfang seines Verdichtungshubes.

Erfindungsgemäß sind die beiden Zylinder 8 und 5 durch eine Leitung 22 verbunden. Der Durchgang dieser Leitung wird gesteuert von einem ersten Ventil 23, das beim Anlassen und bei Teillastbetrieb über eine Steuerleitung 24 gemeinsam mit einem nicht dargestellten Brennstoffabsperrventil für die Verdichterzylinder beaufschlagt wird und damit die Leitung 22 öffnet. In der Leitung 22 befindet sich außerdem ein zweites Ventil 25, das gegen die Kraft einer Feder 26 vom Druck der in dem Zylinder 8 verdichteten Luft geöffnet wird. Mit der Auslegung dieses zweiten Ventils kenn der Zeitpunkt der Luftübergabe von Zylinder 8 an Zylinder 5 und die Druckhöhe beim Verdichtungsbeginn in Zylinder 5 bestimmt werden. Dieses Ventil kann auch von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine aus gesteuert werden. Auch damit ist die Festlegung von Zeitpunkt und Druckhöhe der Aufladung in Abhängigkeit von Kurbelwinkel und Stellung der Kolben möglich.

In der Leitung 22 kann außerdem noch ein drittes Ventil 27 angeordnet sein. Dieses Ventil verhindert die Entstehung eines größeren Unterdruckes in der Leitung 22, wenn der Kolben 16 bei weiterer Drehung der Kurbelwelle den oberen Totpunkt durchläuft und nach Überstellung seiner verdichteten Luftmenge über Leitung 22 in den Zylinder 5 und nach Schließung von Ventil 25 einen Saughub ausführt. Dieser Saughub, der an Stelle des Arbeitshubes von dem Kolben 16 ausgeführt wird, würde ohne das Ventil 27 bis zum öffnen des Auslaßventiles des Zylinders 8 andauern, im Zylinder einen Unterdruck erzeugen und dadurch einen Leistungsbedarf erfordern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mehrzylindrige Dieselbrennkraftmaschine mit niedrigem Verdichtungsverhältnis in den Zylindern, von denen im Normalbetrieb sämtliche Zylinder mit Kraftstoff versorgt werden und Leistung erzeugen und von denen beim Anlassen und gegebenenfalls im Teillastbereich ein Teil der Zylinder ohne Kraftstoffzufuhr als Verdichter arbeiten und den als Motor arbeitenden Zylindern Luft zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Verdichterzylinder (14) mit jeweils einem Motorzylinder (15) über eine von den üblichen Ansaug- und Auspuffleitungen unabhängige Leitung (22) verbunden ist, in der ein beim Anlassen und gegebenenfalls im Teillastbetrieb geöffnetes, im Normalbetrieb geschlossenes Umsteuerventil (23) und ein die Rückströmung aus dem Motorzylinder (15) verhinderndes Ventil (25) angeordnet sind, und daß der Kolben jedes Verdichterzyfoders dem Kolben des zugeordneten Motorzyündcrs um 30° bis 150° Kurbelwellenwinkel voreilt

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch {,dadurch gekennzeichnet, daß das die Rückströmung aus dem Motorzylinder verhindernde Ventil (25) ein Rückschlagventil ist.

3. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rückströmung aus dem Motorzylinder verhindernde Ventil (25) ein in Abhängigkeit vom Kurbelwellenwinkel bzw. von der Stellung fOs Kolbens gesteuertes VEntil ist.

4. Dieselbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gtKennzeichnet, daß die Leitung (22) ein Belüftungsventil (27) aufweist, das den Verdichterzylinder (14) fahrend des an den Verdichtungshub anschließenden Saughubes mit der Atmosphäre verbindet.