DE3532938C1 - Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasueberschussenergie-Umformeinrichtung - Google Patents
Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasueberschussenergie-UmformeinrichtungInfo
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Description
a) an der Welle (7) des Abgasturboladers (4) ist über ein Untersetzungsgetriebe (9) eine Hydraulikpumpe
(10) angeschlossen,
b) die Hydraulikpumpe (10) saugt Öl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Saugleitung (12)
mit nur in Saugrichtung durchlässigem Rückschlagventil (13) und führt über eine Zuleitung
(14) den erzeugten Ölstrom einem hierdurch antreibbaren Hydraulikmotor (15) zu, der seine
Leistung an wenigstens einen Abnehmer (8,17,
24,25) abgibt,
c) eine Steuereinrichtung (21} .egelt auf der Basis
ihr übermitteitel Ist-Werte von Brennkraftmaschinen-Betriebsparametern,
»ie dem Ladeluftdruck pl und/oder der Abgastemperatur tA und/
oder der Füiiungsvorgabe Fb und Öidruck-Ist-Werten
in den Leitungen (12, 14) die Leistung bzw. Fördermenge der Hydraulikpumpe (10),
d) die Hydraulikpumpe (10) ist in Beschleunigungsphasen und Betriebsphasen der Brennkraftmaschinen,
in denen ein Mangel an Abgasenergie vorherrscht, mit einem von einer elektromotorisch
angetriebenen Hilfspumpe (27) erzeugten und über eine Zuleitung (28) mit nur in Förderrichtung durchlässigem Rückschlagventil
(29) in den strömungsmäßig nach dem Rückschlagventil (13) liegenden Teil der Saugleitung
(12) eingespeisten Ölstrom beaufschlagt als Motor betreibbar, wobei in diesen Betriebsphasen
die Zuleitung (14) zwischen der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe (10) und dem Hydraulikmotor (15) durch ein Umschaltventil
(30) unterbrochen und der ölstrom in den Vorratsbehälter (11) rückleitbar ist, und wobei
die Umschaltung des Umschaltventils (30) ebenso wie die Aktivierung des die Hilfspumpe (27)
antreibenden Elektromotors (26) ebenfalls von der Steuereinrichtung (21) auf der Basis von
Brennkraftmaschinen-Betriebsparametern, wie dem Ladeluftdruek p*. und der Motordrehzah!
ITiM und/oder der Füllungsvorgabe Fb gesteuert
wird.
2. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(21) eine Regeleinrichtung, die durch einen elektronischen Rechner, insbesondere Mikro*
prozessor, gebildet ist, umfaßt.
3. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine
(1) ist, wobei der Hydraulikmotor (15) seine Leistung
a) wenn langsamlaufend, direkt
b) wenn schneilaufend, mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe
(20)
über eine von der Steuereinrichtung (21) schaltbare Kupplung (22) oder eine selbsttätig arbeitende
Oberholkupplung (18) und eine in jedem Fall erforderliche elastische Drehschwingungsdämpfungskupplung
(19) an die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) abgibt
4. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein stromerzeugender, normalerweise von
der Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) über ein Getriebe (23) angetriebener Generator (24)
und die Antriebswelle (8) vorgesehen sind, wobei je nach Größe der vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellten
Leistung c «weder die für den Antrieb des Generators (24) benötigte, von der Brennkraftmaschine
(1) aufgebrachte Antriebsleistung reduziert, oder in Fällen, wo die Antriebsleistung des Hydraulikmotors
(15) jene für den Antrieb des Generators (24) notwendige Leistung übersteigt, ein gegebener
Leistungsüberschuß an die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) weitergeleitet wird, und wobei
die Antriebsleistung vom Hydraulikmotor (15) zum Generator (24) über eine zwischengeschaltete,
von der Steuereinrichtung (21) schaltbare Kupplung (22) übertragen wird und zwischen Antriebswelle (8)
und Getriebe (23) eine Drehsfhwingungsdämpfungskupplung
(19) angeordnet ist.
5. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein stromerzeugender, vom Hydraulikmotor
(15) direkt angetriebener Generator(17) ist.
6. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein Nebenaggregat der Brennkraftmaschine
(1), z. B. eine Wasserpumpe ist.
7. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein innerhalb der die Brennkraftmaschine
(1) umfassenden Maschinenanlage gegebenes Aggregat (25), z. B. eine Pumpe, ein Kompressor oder
dergleichen ist, welches Aggregat (25) vom Hydraulikmotor (15) direkt, bzw. sofern erforderlich, über
ein zwischengeschaltetes Getriebe antreibbar ist.
Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine,
mit einem Abgasturbolader, dessen Turbine an eine Abgassammelleitung und dessen Verdichter an
eine Ladeluftsammelleitung angeschlossen sind, dessen Turbinenrad und Verdichterlaufrad auf einer genicinsa-
men Welle sitzen und der einen solch hohen Wirkungsgrad besitzt, daß sich Abgasschußleistung einstellen
kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein optimales Verbrennungsluftverhältnis
notwendigen Luftmenge benötigt wird und mittels einer geeigneten Abgasenergieuinformeinrichtung in mechanische
Antriebsenergie umwandelbar ist
Eine solche aufgeladene Brennkraftmaschine ist beispielsweise CiS der DE-PS 9 62 764 bekannt Dort besteht
die Energieumformeinrichtung aus einer bei Leistungsüberschuß in den Abgasen in Reihe zur Abgasturbine
des Abgasturboladers schaltbaren Nutzturbine, die über einen Getriebezug mit schaltbarer Kupplung an
die Motorantriebswelle anschließbar ist und aus einer gegebenen Abgasüberschußleistung umgewandelte mechanische
Antriebsenergie an die Motorantriebswelle abgeben kann. Insbesondere bei Großmotoren erweist
sich diese Lösung insofern als nachteilig, weil einerseits die Nutzturbine hinsichtlich ihres Leistungsvermögens
an die Größe der Abgasturbine des Abgasturboladers angepäut sein muu uiiu andererseits cnnVCvjcrviic £~·ΐΐιθϊ~
tungen zur Nutzturbine relativ lang sind, cJer, falls die Nutzturbine in unmittelbarer Nachbarschaft rler Abgasturbine
des Abgasturboladers angeordnet ist, die Getriebeverbindung zur Motorantriebswelle aus relativ
vielen Übertragungsgliedern bestehen muß. in beiden Fällen könnte deswegen bei Großmotoren immer nur
eine kompromißhafte Lösung erzielt werden, kompromißhaft deshalb, weil die räumlichen Verhältnisse an
einem Großmotor keine optimale kompakte Anordnung dieser Teile in bezug zur Motorantriebswelle zulassen
und deshalb eine in den Abgasen vorhandene Abgasüberschußleistung nicht vollständig für eine Umsetzung
in mechanischen Energie ausnutzbar ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine der εϊπσΕησ5 ^nannten Art dahingehend
zu verbessern, daß bei deren Ausbildung als Großmotor eine bestmögliche Umsetzung einer vorhandenen
Abgasüberschußleistung in mechanische Antriebsenergie möglich und die hierfür zu schaffende
Energieumformeinrichtung außerdem in Betriebsphasen der Brennkraftmaschine mit Mangel an Abgasenergie
als Hilfsantriebsaggregat für den Abgasturbolader herangezogen werden kann, so daß für diesen Zweck
kein eigenes Aggregat notwendig ist
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung
mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Details dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend sind Einzelheiten der Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele derselben sowie deren Vorteile beschrieben. In
der Zeichnung zeigt
F i g. 1 bis 5 — schematisch eine mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine in Verbindung
mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung.
In der Zeichnung sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile der Übersichtlichkeit halber mit gleichen
Bezügszeicheh angezogen.
Mit 1 ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Großdieselmotor, mit 2 dessen Abgassammelleitung
und mit 3 dessen Ladeluftsammelleitung bezeichnet Dieser Brennkraftmaschine ist ein Abgasturbolader 4
zugeordnet, dessen Abgasturbine 5 an die Äbgassammelleitung
2 und dessen Ladeluftverdichter 6 an die Ladeluftsammelleitung 3 angeschlossen sind. Das Turbinenrad
und das Verdichterlaufrad des Abgasturbolader 4 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 7. Mit 8 ist die
Antriebswelle der Brennkraftmaschine 1 bezeichnet
Der Abgasturbolader 4 besitzt einen solch hohen Wirkungsgrad, daß sich eine Abgasüberschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein zumindest im oberen Lastbereich optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt wird. Diese sich einstellende Abgasüberschußleistung ist mittels einer geeigneten Abgasüberschußenergie-Umformeinrichtung in mechanische Antriebsenergie umwandelbar. Eine solche Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung besteht erfmdungsgemäß aus den nachfolgend beschriebenen Merkmalen.
Der Abgasturbolader 4 besitzt einen solch hohen Wirkungsgrad, daß sich eine Abgasüberschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein zumindest im oberen Lastbereich optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt wird. Diese sich einstellende Abgasüberschußleistung ist mittels einer geeigneten Abgasüberschußenergie-Umformeinrichtung in mechanische Antriebsenergie umwandelbar. Eine solche Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung besteht erfmdungsgemäß aus den nachfolgend beschriebenen Merkmalen.
An der Welle 7 des Abgasturbolader 4 ist über ein
Untersetzungsgetriebe 9 eine Hydraulikpumpe 10 angeschlossen. Mit 11 ist ein Vorratsbehälter für Öl bezeich
net aus dem die Hydraulikpurnpe ' 3 im Falle ihres Antriebs
durch den Abgasturbolader 4 ö! über eine Saugleitung
12, in die ein nur in Saugrichtung durchlässiges Rückschlagventil 13 eingeschaltet ist, ansaugt Die Hydraulikpumpe
10 führt über eine Zuleitung 14 den er-
zeugten Ölstrom einem hierdurch antreibbaren Hydraulikmotor 15 zu. Das letzteren verlassende öl wird
über eine Leitung 16 wieder in den Vorratsbehälter 11 rückgeleitet
Der Hydraulikmotor 15 kann die von ihm bereitgestellte Leistung erfindungsgemäß an verschiedene Abnehmer abgeben.
Der Hydraulikmotor 15 kann die von ihm bereitgestellte Leistung erfindungsgemäß an verschiedene Abnehmer abgeben.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.! ist einziger
Abnehmer der vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellten Leistung ein stromerzeugender Generator 17, der vom
in diesem Fall schnellaufend ausgebildeten Hydraulikmotor 15 direkt angetrieben ist
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 gibt der in diesem Fall langsam laufend ausgebildete Hydraulikmotor
15 die von ihm bereitgestellte Leistung direkt über
eine selbsttätig arbeitende Überholkupplung 18 und ein,_
elastische Drehschwingungsdämpfungskupplung 19 an die Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 1 ab.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 gibt üci in
diesem Fall schnellaufend ausgebildete Hydraulikmotor 15 die von ihm bereitgestellte Leistung über ein ihm
nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe 20 sowie die auch hier erforderliche Drehschwingungsdämpfungskupplung
19 und eine von einer Steuereinrichtung 21 schaltbare Kupplung 22 oder die, wie im Fall von F i g. 2
so selbständig arbeitende, Überholkupplung 18 an die Antriebswelle
8 der Brennkraftmaschine 1 ab.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 sind als Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte Leistung ein normalerweise von der Antriebswelle 8 der
Brennkraftmaschine 1 über ein Getriebe 23 angetriebener elektrischer Generator 24 und die Antriebswelle S
vorgesehen, wobei je nach Größe der vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellten Leistung entweder die für den
Antrieb des Generators 24 benötigte, von der Brennkraftmascnine 1 aufgebrachte Antriebsleistung reduziert,
oder in Fällen, wo die Antriebsleistung des Hydrauiikmotors 15 jene für den Antrieb des Generators
24 notwendige Leistung übersteigt, der noch verbleibende Leistungsüberschuß an die Antriebswelle 8 der
Brennkraftmaschine 1 we'itergeleitet wird. Dabei wird
die Antriebsleistung des Hydraulikmotors 15 zum Generator 24 über eine hier dazwischengeschaltete, gleich
wie im Fall von F i g. 3 ausgebildete und von der Steuer-
einrichtung 21 aus schaltbare Kupplung 22 übertragen. Zwischen Antriebswelle 8 und Getriebe 23 ist wiederum
die wie auch in den Fällen von F i g. 2 und 3 notwendige Drehschwingungsdämpfungskupplung 19 vorhanden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 ist der Abnehmer
für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte Leistung ein innerhalb der die Brennkraftmaschine 1
umfassenden Maschinenanlage gegebenes Aggregat 25, z. B. eine Pumpe, ein Kompressor oder dergleichen, welches
Aggregat 25 vom Hydraulikmotor 15 direkt, bzw. sofern erforderlich, über ein zwischengeschaltetes Getriebe
antreibbar ist.
In allen Fällen, d. h. unabhängig von der Art des Abnehmers für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte
Antriebsleistung, steht diese aus der überschüssigen Abgasenergie umgesetzte Zusatzenergie mithin im gesamten,
etwa über 50% der Nennleistung der Brennkraftmaschine 1 gegebenen Lastbereich derselben, und zwar
mit zunehmender Leistung steigend zur Verfügung.
Die weiter vorn bereits erwähnte Steuereinrichtung 21, die eine durch einen elektronischen Rechner, insbesondere
Mikroprozessor gebildete Regeleinrichtung umfaßt, regelt auf der Basis ihr von entsprechenden
Sensoren bzw. Detektoren übermittelter Ist-Werte von den Brennkraftmaschinenbetriebsparametern. wie dem
Ladeluftdruck pL und/oder der Abgastemperatur Ia
und/oder der Füllungsvorgabe Fb die einstellbare Leistung der Hydraulikpumpe 10. Nähere Einzelheiten
hierzu weiter hinten in der Funktionsbeschreibung.
Mit den vorstehend beschriebenen Teilen der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung
ist eine optimale Umwandlung von gegebener Abgasüberschußleistung in mechanische Antriebsenergie
und eine vorteilhafte Einspeisung derselben an den bzw. die besagten Abnehmer möglich.
Die vorstehend beschriebenen Teile der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung
ermöglichen jedoch auch, insbesondere wenn es sich bei der Brennkraftmaschine 1 um einen 2-Takt-Großdieselmotor
handelt, eine Benützung derselben in Betriebsphasen solcher Brennkraftmaschinen immer
dann, wenn ein Mangel an Abgasenergie gegeben ist, also beim Start, bei niedriger Last und in Beschleunigungsphasen,
zum Starten und Beschleunigen des Abgasturboladers 4. In Sonderfällen, insbesondere für Beschleunigungsvorgänge
aus dem unteren Lasibereich in höhere Lastbereiche, könnten die vorbeschriebenen
Teile der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung auch bei 4-Takt-Großdieselmotoren
mitbenutzt werden. Hierzu sind weitere Bauteile vorhanden, wie in allen Figuren dargestellt,
die nachfolgend im Zusammenwirken mit den vorbeschriebenen Teilen erläutert sind. Diese zusätzlichen
Bauteile sind nur in jenen Betriebsphasen aktiviert, in denen seitens der Brennkraftmaschine ein Mangel an
Abgasenergie gegeben ist. In diesen besagten Betriebsphasen wird die Hydraulikpumpe 10 mit einem
Ölstrom beaufschlagt und damit nicht als Pumpe, sondern
als Motor betrieben, wobei der besagte ölstrom
von einer durch einen Elektromotor 26 angetriebenen Hilfspumpe 27 erzeugt wird, die Öl aus dem Vorratsbehälter
11 ansaugt und dieses über eine Zuleitung 28, in die ein nur in Förderrichtung durchlässiges Rückschlagventi!
29 eingeschaltet ist, in den strömungsmäßig nach dem Rückschlagventil 13 liegenden Teil der Saugieitung
12 einspeist. Darüber hinaus ist ein elektrisch betätigbares
Umschaltventil 30 vorhanden, das in die Zuleitung 14 zwischen Hydraulikpumpe 10 und Hydraulikmotor 15
eingeschaltet ist. Mittels diesem Umschaltventil 30 ist in den vorerwähnten Betriebsphasen der Brennkraftmaschine
1 die Zuleitung 14 zwischen der dann .als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 und dem Hydraulikmotor
15 unterbrechbar und gleichzeitig der von der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 ankommende
ölstrom über eine Rücklaufleitung 31 in den Vorratsbehälter 11 rückleitbar. Die Umschaltung des Umschaltventils
30 wird dabei ebenso wie die Betriebsdauer des
to die Hilfspumpe 27 antreibenden Elektromotors 26 ebenfalls von der Steuereinrichtung 21 aus auf der Basis
von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 1, wie dem Ladeluftdruck pt und der Motordrehzahl πμ und/
oder der Füllungsvorgabe Fb gesteuert. Nähere Details
hierzu in der nachfolgenden Funktionsbeschreibung.
Der Abgasturbolader 4 besitzt — wie bereits weiter vorn angedeutet — einen solch hohen Wirkungsgrad,
daß sich dann, wenn die Leistung der Brennkraftmaschine etwa 50% der Nennleistung übersteigt, an der Turbine
5 eine Abgasüberschußleistung ergibt, die bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Nennlastbereich bei ca.
5% liegt.
Unterhalb etwa 50% Brennkraftmaschinenleistung ist die Förderleistung der Hydraulikpumpe 10 in all jenen
Fällen, in denen kein Zusatzantrieb des Abgasturboladers notwendig ist, von der Steuereinrichtung 21
auf »Nuli« eingestellt, so daß auch deren Fördermenge
auf kleinst.'τι Wert eingeregelt ist. Das Umschaltventil
30 ist dabei auf freien Rücklauf eingestellt, d. h. die Zuleitung 14 ist an die Rücklauf leitung 31 angeschlossen,
so daß der Hydraulikmotor 15 in diesem Stadium nicht betrieben ist.
Für den Fall, daß die erfindungsgemäße Einrichtung an einem Zweitaktgroßdieselmotor realisiert ist, kann
die durch den Elektromotor 26 angetriebene Hilfspumpe 27 in Verbindung mit den anderen Teilen der Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung
nicht nur in Beschleunigungsphasen und Betriebsphasen der Brennkraftmaschine, in denen ein Mangel an Abgasenergie
herrscht, sondern auch zum Start des Zweitakt-. großdieselmotors benutzt werden.
Für ein Starten eines Zweitaktgroßdieselmotors laufen dabei innerhalb der erfindungsgemäßen Einrichtung
folgende Vorgänge ab. Zunächst wird der Elektromotor 26 durch einen entsprechenden Befehl von der Steuereinrichtung
21 in Gang gesetzt, so daß dann die Hilfspumpe 27 angetrieben ist und diese einen ölstrom zur
jetzt als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 fördert. Das Umschaltventil 30 befindet sich dabei in einer Stellung,
in der die Zuleitung 14 nicht an den Hydraulikmotor 15, sondern an die Rücklaufleitung31 angeschlossen
ist, und damit der von der Hydraulikpumpe 10 ankommende ölstrom jetzt in den Vorratsbehälter 11 zurückgeleitet
wird. Mittels der Steuereinrichtung 21 wird außerdem das Schluckvolumen der jetzt als Motor betriebenen
Hydraulikpumpe 10 in Abhängigkeit von dem in der Saugleitung 12 herrschenden, mittels eines Sensors
32 erfaßten Öldruck so eingestellt, daß ein steuereinrichtungsintern
festgelegter Druck in der Saugleitung 12 nicht überschritten wird. Dieser Wert für den Druck
in der Saugleitung 12 ist dabei in Verbindung mit der Förderleistung der Hilfspumpe 27 so festgelegt, daß die
für den Start der Brennkraftmaschine 1 notwendige Leistung über die jetzt als Motor betriebene Hydraulikpumpe
10 dem Abgasturbolader 4 zugeführt werden kann.
Sobald der in dieser Phase von der Hydraulikpumpe 10 angetriebene Abgasturbolader 4 eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht hat, wird der Zweitaktgroßdieselmotor auf eine für solche Großmotoren bekannte Art und
Weise mit gesteuerter Druckluftzufuhr gestartet.
Bei Viertakt-Bf ennkraftmaschinen ist eine solche wie
vorbeschriebene Start-Hilfsmaßnahme für den Abgasturbolader 4 nicht notwendig, weil eine Viertakt-Brennkraftmaschine
ohne ein vorhandenes Druckgefälle zwischep 4er Ladeluftsammelleitung 3 und der Abgassammelleitting
2 gestartet werden kann.
' Bei einem Zweitakt-Großdieselmotor bleibt nach iö dem Start der Hilfsantrieb bis zum Erreichen von etwa 40% der Nennleistung in Betrieb, da in diesem unteren Lastbereich naturgemäß Abgas mit vergleichsweise geringer Energie produziert wird und deshalb insbesondere für Beschleunigungsfälle eine rasche Beschleunigung is des Abgasturboladers auf höhere Drehzahlen notwendig ist.
' Bei einem Zweitakt-Großdieselmotor bleibt nach iö dem Start der Hilfsantrieb bis zum Erreichen von etwa 40% der Nennleistung in Betrieb, da in diesem unteren Lastbereich naturgemäß Abgas mit vergleichsweise geringer Energie produziert wird und deshalb insbesondere für Beschleunigungsfälle eine rasche Beschleunigung is des Abgasturboladers auf höhere Drehzahlen notwendig ist.
Mit zunehmender Brennkraftmaschinenleistung steigt zwangsläufig auch die Drehzahl des Abgasturboladers,
wobei entsprechend dieser Steigerung das Fördervolumen
der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 zurückgenommen wird. Dabei wird das pro Umdrehung
gegebene Fördervolumen der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 von der Steuereinrichtung
21 in der Weise abhängig vom Druck in der Saugleitung 12 so gesteuert, daß der in dieser vorgegebene
Druck konstant gehalten bleibt. Für diese Regelung wird der mittels des Sensors 32 erfaßte, in der Saugleitung
12 herrschende Druck in ein elektrisches Ist-Wert-Signal umgewandelt, das in der Steuereinrichtung 21 mit
dem uort vorgegebenen Soll-Wert verglichen wird. Bei
Abweichungen von Soll- und Ist-Wert wird dann von der Steuereinrichtung 21 umgehend die Hydraulikpumpe
10 entsprechend verstellt.
Sobald die Leistung der Brennkraftmaschine etwa 50% der Nennleistung übersteigt, werden die Hilfsantriebsorgane
der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung außer Betrieb und
die restlichen Organe der Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung für eine Umwandlung dann gegebener
Abgasüberschußenergie in mechanische Energie aktiviert. Dabei wird das Umschaltventil 30 in Abhängigkeit
von einem über etwa bei 50% der Nennleistung der Brennkraftmaschine gegebenen Ladeluftdruck pi.
und/oder der Drehzahl πμ der Brennkraftmaschine 1
von der Steuereinrichtung 21 durch einen entsprechenden Befehl umgeschaltet. In der Folgezeit wird dann der
von der jetzt durch den Abgasturbolader 4 angetriebenen Hydraulikpumpe 10 geförderte Ölstrom dem Hydraulikmotor
15 zugeführt Nach dem Anlaufen des letzteren wird in jenen Fällen, wo die schaltbare Kupplung
22 vorhanden ist, diese durch ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 21 eingerückt Falls anstelle der
schaltbaren Kupplung 22 (wie in Fig.3 und 4) eine selbsttätig arbeitende Oberholkupplung 18 vorgesehen
ist, rückt diese bei entsprechender Übereinstimmung der Drehzahlen des Hydraulikmotors 15 und der Antriebswelle
8 ein. Unabhängig davon stellt die Steuereinrichtung 21 gleichzeitig das Fördervolumen der Hydraulikpumpe
10 derart ein, daß der in der Zuleitung 14 zum Hydraulikmotor 15 von einem Sensor 33 erfaßte
und der Steuereinrichtung 21 in Form eines elektrischen Signals als Ist-Wert zugeführte Druck einen in Abhängigkeit
vom Ladeluftdruck p/. und/oder der Abgastemperatur
Ia und/oder der Fördermengenvorgabe Fb funktionell
innerhalb der Steuereinrichtung 21 als Soll-Wert vorgegebenen Druck erreicht Die Abhängigkeit des in
der Zuleitung 14 gegebenen Druckes wird dabei so festgelegt, daß bei jedem über etwa 50% der Nennleistung
der Brennkraftmaschine gegebenen Betriebspunkt derselben die Überschußleistüng der Abgasturbine 5 von
der Hydraulikpumpe 10 entsprechend aufgenommen wird und diese aufgenommene Leistung über den Hydraulikmotor
15 an den bzw. wie angeschlossenen Abnehmer-Generator 17 (Fig. 1), Antriebswelle 8 der
Brennkraftmaschine (F i g. 2 und 3), Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine und Generator 24 (F i g. 4), Aggregat
25 (F i g. 5) — entsprechend abgegeben wird.
Die vorstehend beschriebenen Steuervorgänge kehren sich bei Zurücknahme der Brennkraftmaschinenleistung,
beispielsweise von Vollast- in den Teillastbereich hinein in entsprechender Weise um.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Aufgeladene Brennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader, dessen Abgasturbine an eine Abgassammelleitung
und dessen Ladeluftverdichter an eine LadeluftsammelJeitung angeschlossen sind, dessen
Turbinenrad und Verdichterlaufrad auf einer gemeinsamen Welle sitzen und der einen solch hohen
Wirkungsgrad besitzt, daß sich Abgasüberschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in
der Brennkraftmaschine für ein optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt
wird und mittels einer geeigneten Abgasüberschußenergie-Umformeinrichtung
in mechanische, für Antriebszwecke ausnützbare Antriebsenergie umwandelbar ist,
gekennzeichnet durch eine Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung
mit folgenden Merkmalen:
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US06/901,829 US4729225A (en) | 1985-09-14 | 1986-08-28 | Turbo-charged internal combustion engine with exhaust gas energy recuperation |
FR868612644A FR2594887B1 (fr) | 1985-09-14 | 1986-09-10 | Moteur a combustion interne suralimente au moyen d'un turbocompresseur sur echappement et equipe d'un dispositif de transformation de l'energie excedentaire des gaz d'echappement |
SU4028104A SU1517766A3 (ru) | 1985-09-14 | 1986-09-11 | Двигатель внутреннего сгорани с наддувом |
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Applications Claiming Priority (1)
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