DE2847527A1 - Aufgeladener mehrzylinder-viertakt- dieselmotor - Google Patents
Aufgeladener mehrzylinder-viertakt- dieselmotorInfo
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Description
MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSIIAFEN GMBH
FRIEDRICHSIIAFEN GMBH
Friedrichshafen
Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen aufgeladenen Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor
entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und bezweckt eine bessere ¥irkung der
als Kompressor betriebenen Zylinder für die Aufladung.
Es ist bei Dieselmotoren bekannt, die Steuerzeit der für den Motorbetrieb vorhandenen Gaswechselventile so zu verändern,
daß die zeitweise als Kompressor betriebenen Zylinder im Zweitakt arbeiten. Bei jeder Kurbelwellenumdrehung
erfolgt dann je ein für die Druckluftförderung wirksamer
Saug- und Druckhub.
Für die Änderung der Ventilsteuerzeiten ist der Einbau einer
entsprechenden Vorrichtung in die Steuerung der Gaswechselventile erforderlich, was technisch sehr aufwendig
ist. Die betroffenen Baugruppen werden dadurch erheblich komplizierter, wobei auch die Störanfälligkeit wächst.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, bei einem Dieselmotor der eingangs beschriebenen Art einen Zweitaktbetrieb der
zeitweise als Kompressor betriebenen Zylindern zu schaffen,
ohne die für den Motorbetrieb vorhandenen Steuerzeiton der Gaswechselventile zu verändern»
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und mit den Merkmalen der Patentansprüche
2 bis 7 weiter ausgestaltet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einem Dieselmotor die in den Zylinderköpfen
vorhandenen Luftanlaß- und/oder Dekompressionsventil e zusätzlich genutzt werden, daß der Aufwand für die
Steuerung von Luftanlaß- und Dekompressionsventilen für den Kompressorbetrieb gering ist, daß für die Umschaltung
von Motor- auf Kompressorbetrieb und umgekehrt nur eine kurze Zeitspanne erforderlich ist, daß die Umschaltung
sehr betriebssicher erfolgt und daß während des 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 zeigen:
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. i;
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
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gri-sw ...
03002 0/01A β
Zylinderreihe mit den Zylindern 13 als Motor arbeitet, währenddessen
die Zylinder 12 der anderen Reihe als Kompressoren betrieben werden. Die Druckluft aus den Zylindern 12
wird zur Verbesserung der Aufladung in den als Motor arbeitenden Zylindern 13 verwendet.
Im Beispiel nach Fig. 1 ist für jede Zylinderreihe ein Abgasturboladeaggregat
Ik, 15 angeordnet. Bei Betrieb der Zylinder
12 als Kompressoren ist die Abgasleitung 16 durch eine Absperreinrichtung 18, 18' gegen die Atmosphäre geschlossen.
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 Aufladung
sind in Fig. 1 mit den Druckluftleitungszweigen 21, 22 zwei alternative Möglichkeiten beispielsweise aufgezeigt.
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 Absperrvorrichtung 25 gegen die Atmosphäre verschlossenen Ansaugleitung
24 des Verdichters 26 zugeführt. Dadurch ergibt sich eine zweistufige Aufladung mit entsprechend höherem Ladeluftdruck
in Ladeluftleitung 23, bei der das Abgasturboladeaggregat
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 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,
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über den beim Anlassen die Anlassdruckluft aus der Leitung 3h den Zylindern 12, 13 zuströmt. Bei den zeitweise als
Kompressor betriebenen Zylindern 12 ist jeder Gasführungskanal 33 durch eine Leitung 35 mit der Ladeluftleitung 27
und durch eine Leitung 36 mit der Abgasleitung l6 verbunden.
In beiden Leitungen 35 und 36 ist je ein Rückschlagventil
37 und 38 angeordnet.
Die Funktion der Anordnung nach Fig. 2 ist so, daß während
des Kompressorbetriebes der Zylinder 12 das Luftanlaßventil 28 ständig geöffnet bleibt und die Gaswechselventile
31, 30 ihre Steuerzeiten für Motorbetrieb beibehalten.
Beim ersten Takt erfolgt Ansaugen von Luft über Einlaßventil 31 aus der Ladeluftleitung 27. Die Luft wird während
des zweiten Taktes verdichtet und über Luftanlaßventil 28
und Rückschlagventil 38 in die Abgasleitung 16 ausgeschoben.
Beim dritten Takt erfolgt wieder Ansaugen von Luft aus der Ladeluftleitung 27, diesmal aber über Rückschlagventil
37 und Luftanlaßventil 28. Im vierten Takt wird die Luft verdichtet und nun über das sich öffnende Auslaßventil
30 in die Abgasleitung l6 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 Druckhub
erfolgt.
Die beim Kompressorbetrieb der Zylinder 12 in die Abgasleitung
16 geförderte Druckluft wird über Leitung 19 entnommen und der eingangs beschriebenen Verwendung zugeführt.
Bereits beim Anlassen des Dieselmotors arbeiten nur die Zylinder 13 als Motor, während die Zylinder 12 als Kompressor
betrieben werden. Die Anlassdruckluft wird jedoch den Zylindern 12, 13 beider Zylinderreihen gleichermaßen
über Leitung 3^ zugeführt. Durch die Anordnung des Rückschlagventils
38 in Leitung 36 strömt Anlassdruckluft dabei
auch in die Abgasleitung l6 und steht in Leitung 19 an. Das Volumen dieser Leitungen ist dann bereits mit
-s-
Druckluft gefüllt, wenn die Zylinder 12 ihren Kompressorbetrieb beginnen. Die Verbesserung der Aufladung wird dadurch
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 Dekompressionsventil
40, 42 angeordnet.
Anders als in Fig. 2 ist der Gasführungskanal 45 des Luftanlassventils
39 über Leitung 43 nur mit der Ladeluftleitung 57 verbunden. In Leitung 43 ist ein Umschaltventil
angeordnet, das in der einen Stellung beim Anlassen die Verbindung zwischen Anlassluftleitung 48 und Gasführungskanal
45 herstellt und in der anderen Stellung Gasführungskanal 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 Kurbelwelle zu erleichtern.
Bei Betrieb der Zylinder 52 als Kompressoren werden die
Luftanlass- und Dekompressionsventile 39» 40 zur Verwirklichung des Zweitakt-Kompressorbetriebs periodisch aufgesteuert.
Die Betätigungskolben 60, 6l von Luftanlass- und Dekompressionsventil 39, 40 der verschiedenen Zylindern
werden dazu wechselweise und entsprechend der richtigen Kolbenstellung jedes Zylinders 12 mit einem Druckmittel
beaufschlagt. Die erforderlichen Druckmittelimpulse liefert
ein von der Kurbelwellenstellung abhängig wirkender Impulsgeber (nicht weiter dargestellt), wie er in ähnlicher
Weise zur Ansteuerung der Druekluftanlassventxle beim Anlassen
Verwendung findet.
Die Anordnung nach Fig. 3 läßt sich noch dadurch modifizieren, daß an Stelle des Umschaltventiles 44 ein Rückschlagventil
37 in Leitung 43 angeordnet wird, ähnlich dem
20.10.7^ 7 8 5 5
,:j i -sw . . =
η 3 fj ■ ■ " . / 0 1 4 G
Rückschlagventil 37 in Leitung 35 von Fig. 2. Die Ansteuerung
des Luftanlassventiles 39 erfolgt dann so, wie das für Fig. 2 beschrieben wurde und nur das Dekompressionsventil
40 wird periodisch gesteuert.
20.10.78 7 8 5 5
gri-sw
030020/014$
Claims (1)
- MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBIIFriedrichshafenPatentansprücheAufgeladener 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, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zylinderkopf der als Kompressor betriebenen Zylinder (12, 52) mindestens ein zusätzliches, von den Gaswechselventilen (30, 31, 54, 55) für Motorbetrieb unabhängig zu betätigendes, einen zusätzlichen Gasführungskanal (33, 45) beherrschendes Ventil (28, 39, 40) angeordnet ist, und daß der zusätzliche Gasführungskanal (33, 45) über mindestens eine Leitung (35, 36, 43, 47) mit der Ladeluft- und/oder der Abgasleitung (27, 57, 16, 56) der als Kompressor betriebenen Zylinder (12, 52) verbunden ist.2. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 mit in jedem Zylinderkopf angeordnetem Luftanlaßventil, dadurch gekennzeichnet, daß bei den als Kompressor betriebenen Zylindern (12), der vom20.10.78 7 8 5 5gri-sw ...0300?ü/0U6ORIGINAL INSPECTEDLuftanlaßventil (28) beherrschte Gasführungskanal (33) einen Anschluß für die Luftanlaßleitung (34) besitzt und zusätzlich über je eine Leitung (35, 36) von der diesen Zylindern (12) zugehörigen Ladeluftleitung (27) und zur Abgasleitung (16) verfügt.3. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der zusätzlichen Leitungen (35, 36) ein Rückschlagventil (37, 38) angeordnet ist.4. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 1 und 2 mit in jedem Zylinderkopf zusätzlich angeordnetem Dekompressionsventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasführungskanal (45) des Luftanlaßventils (39) neben der Luftanlaßleitung (48) über Leitung (43) zusätzlich nur mit der Ladeluftleitung (57) verbunden ist und vom Gasführungskanal (46) des Dekompressionsventils (40) eine Leitung (47) zur Abgasleitung (56) führt.5. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (43) von der Ladeluftleitung (57) zum Gasführungskanal (45) des Luftanlaßventils (39) ein Umschaltventil (44) angeordnet ist.6. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum periodischen Öffnen von Luftanlaß- und Dekompressionsventil (39, 40) während des Kompressorbetriebes ein von der Kurbelwellenstellung abhängig wirkender Impulsgeber angeordnet ist.7. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (43) von der Ladeluftleitung (57) zum Gasführungskanal (45) des Luftanlaßventils (39) ein Rückschlagventil angeordnet ist.20.10.78 7 8 5 5gri-sw030020/üUö284752?8. Aufgeladener Mehrzylinder-Viertakt-Dieselmotor nach Anspruch k und 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Kurbelwellenstellung abhängig "wirkender Impulsgeber während des Kompressorbetriebes nur das Dekompressionsventil {kO) periodisch öffnet.20.10.78gri-sw 7 8 5 5D 3 0 U . / !Π Ä 8
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