CH709872B1 - Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben. - Google Patents

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Abstract

Brennkraftmaschine (10), mit mehreren Zylindern (11), mit mindestens einem von je einem Ventil (17) absperrbaren Druckluftbehälter (16), wobei zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine (10) in dem oder jedem Druckluftbehälter (16) gespeicherte Druckluft durch Öffnen des oder jedes Ventils (17) in Richtung auf die Zylinder (11) der Brennkraftmaschine leitbar ist, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
[0002] Aus der Praxis sind Brennkraftmaschinen mit und ohne Abgasturboaufladung bekannt. Bei aufgeladenen Brenn-kraftmaschinen wird Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine verlâsst, in mindestens einer Turbine entspannt, wobei hierbei gewonnene Energie in mindestens einem Verdichter genutzt wird, um den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführende Ladeluft zu verdichten.
[0003] Beim Starten der Brennkraftmaschine muss der Motor zunàchst hochlaufen. Hierzu wird abhàngig von der Bau-art der Brennkraftmaschine eine definierte Zeitspanne benötigt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine benötigte Zeit möglichst kurz ist. Dies ist insbesondere bei sogenannten Offshore-Schiffen der Fall, um innerhalb kürzester Zeit die Manövrierfàhigkeit des Schiffes zu gewàhrleisten.
[0004] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemâsse Brenn-kraftmaschine weist mindestens einen von einem Ventil absperrbaren Druckluftbehâlter auf, wobei zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine in dem oder jedem Druckluftbehâlter gespeicherte Druckluft durch Öffnen des oder jedes Ventils in Richtung auf die Zylinder leitbar ist, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.
[0005] Mit der erfindungsgemàssen Brennkraftmaschine kann die zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine benötigte Zeit minimiert werden.
[0006] Bei einer Brennkraftmaschine ohne Abgasturboaufladung ist die Druckluft in eine zu den Zylindern der Brennkraft-maschine führende Ladeluftleitung und/oder unmittelbar in die Zylinder der Brennkraftmaschine einbringbar.
[0007] Bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung ist die Druckluft zusâtzlich oder alternativ in eine zwischen einem Verdichter der Aufladungseinrichtung und einem Ladeluftkühler der Aufladungseinrichtung verlaufende Ladeluftlei-tung und/oder unmittelbar in einen Verdichter der Aufladungseinrichtung einbringbar.
[0008] Das Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist in Anspruch 8 definiert.
[0009] Vorzugsweise wird gleichzeitig zum Öffnen des oder jedes Ventils des oder jedes Druckluftbehâlters eine Kraft-stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine erhöht, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.
[0010] Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschrânktzu sein, anhand derZeichnung nâher erlâutert.
Dabei zeigt: [0011]
Fig. 1: ein Schema einer ersten erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine;
Fig. 2: ein Schema einer zweiten erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine;
Fig. 3: ein Schema einer dritten erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine;
Fig. 4: ein Schema einer vierten erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine;
Fig. 5: ein Schema einer fünften erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine; und Fig. 6: ein Schema einer sechsten erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine.
[0012] Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Brenn-kraftmaschine.
[0013] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine 10, die mehrere Zylin-der 11 und eine Aufladungseinrichtung 12 umfasst. Die Aufladungseinrichtung 12 verfügt über eine Turbine 13, in welcher Abgas, welches die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 verlàsst, entspannt wird. Bei der Entspannung des Abgases in der Turbine 13 gewonnene Energie wird in einem Verdichter 14 der Aufladungseinrichtung 12 genutzt, um den Zylindern 11 zuzuführende Ladeluft im Verdichter 14 zu verdichten. Zwischen den Verdichter 14 der Aufladungseinrichtung 12 und die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 ist dabei ein Ladeluftkühler 15 der Aufladungseinrichtung 12 geschaltet, um die verdichtete Ladeluft vor der Einleitung derselben in die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 zu kühlen.
[0014] Die Brennkraftmaschine 10 der Fig. 1 verfügt über einen Druckbehâlter 16, dem ein Ventil 17 zugeordnet ist, wobei dann, wenn das Ventil 17 geschlossen ist, in dem Druckbehâlter 16 bereitgehaltene Druckluft nicht aus dem Druckbehâlter 16 entweichen kann. Dann hingegen, wenn das Ventil 17 geöffnet ist, kann die in dem Druckbehâlter 16 gespeicherte Druckluft aus demselben entweichen.
[0015] Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung istzum Hochlaufen der Brennkraftmaschine 10die in dem Druckbehâlter 16 gespeicherte Druckluft durch Öffnen des Ventils 17 in Richtung auf die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 leitbar, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine 10zu beschleunigen. Dabei ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vorgesehen, die Druckluft unmittelbar in den Verdichter 14 der Aufladungseinrichtung 12 einzubringen.
[0016] GleichzeitigzumÖffnen des Ventils 17 des Druckluftbehâlters 16 wird eine Kraftstoffzufuhrzur Brennkraftmaschine 10 erhöht, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.
[0017] DasÖffnen des Ventils 17 des Druckluftbehâlters 16 unddamitdas Leiten der Druckluft in Richtung auf die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 sowie das Erhöhen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 10 erfolgt vorzugsweise unmittelbar mit oder unmittelbar nach Ansteuerung einer Anlasseinrichtung der Brennkraftmaschine 10.
[0018] Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine 10, bei welcher zur Beschleunigung des Hochlaufens der Brennkraftmaschine 10 die in dem Druckbehâlter 16 gespeicherte Druckluft durch Öffnen des Ventils 17 in eine Ladeluftleitung 18 einbringbar ist, die sich zwischen dem Verdichter 14 und dem Ladeluftkühler 15 der Aufladungseinrichtung 12 erstreckt. Gleichzeitig zum Öffnen des Ventils 17 des Druckluftbehâlters 16 wird eine Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 10 erhöht, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine 10 zu beschleunigen.
[0019] Fig. 3 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemâssen Brennkraftmaschine 10, bei welcher die im Druckbe-hàlter 16 gespeicherte Druckluft bei geöffnetem Ventil 17 zur Beschleunigung des Hochlaufens der Brennkraftmaschine 10 einerseits in eine Ladeluftleitung 19 einbringbar ist, die sich zwischen dem Ladeluftkühler 15 und den Zylindern 11 der Brennkraftmaschine erstreckt, sowie andererseits mittelbar in die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 eingebracht werden kann. Alternativ ist es auch möglich, die Druckluft entweder ausschliesslich mittelbar in die Zylinder 11 oder in die Ladeluftleitung 19 einzubringen. Gleichzeitig zum Öffnen des Ventils 17 des Druckluftbehâlters 16 wird eine Kraftstoffzu-fuhr zur Brennkraftmaschine 10 erhöht, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine 10 zu beschleunigen.
[0020] Fig. 4zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcherdie im Druckbehâlter 16 gespeicherte Druckluftbei geöffnetem Ventil 17 einerseits unmittelbar in den Verdichter 14 der Aufladungseinrichtung 12 und andererseits in die sich zwischen dem Ladeluftkühler 15 und den Zylindern 11 erstreckende Ladeluftleitung 19 eingebracht werden kann, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen. Alternativ ist es auch möglich, die Druckluft entweder ausschliesslich mittelbar in den Verdichter 14 oder in die Ladeluftleitung 19 einzubringen. Gleichzeitig zum Öffnen des Ventils 17 des Druckluftbe-hàlters 16 wird eine Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 10 erhöht, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine 10 zu beschleunigen.
[0021] Fig. 5 zeigt ein Variante, in welcher die im Druckbehàlter 16 gespeicherte Druckluft bei geöffnetem Ventil 17 über vier Wege in Richtung auf die Zylinder 11 geleitet werden kann, nâmlich unmittelbar in den Verdichter 14 der Aufladungs-einrichtung 12, in die Ladeluftleitungen 18 und 19 sowie unmittelbar in die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass beliebige Kombinationen dieser Einspeisestellen für die Druckluft genutzt werden können. So ist es möglich, die im Druckbehâlter 16 gespeicherte Druckluft an einer, an beliebigen zwei, an belie-bigen drei oder an allen vier in Fig. 5 gezeigten Einspeisestellen in die Ladeluft einzuleiten bzw. einzubringen, um dann die Druckluft zur Beschleunigung des Hochlaufens der Brennkraftmaschine 10 in Richtung auf die Zylinder 11 der Brenn-kraftmaschine 10 zu leiten. Gleichzeitig zum Öffnen des Ventils 17 des Druckluftbehâlters 16 wird eine Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 10 erhöht.
[0022] Bei den Brennkraftmaschinen der Fig. 1 bis 5 handelt es sich jeweils um aufgeladene Brennkraftmaschinen, deren Aufladungseinrichtung 12 einen einzigen Abgasturbolader mit einer Turbine 13 und einem Verdichter 14 umfasst. Im Un-terschied hierzu ist es auch möglich, dass die Aufladungseinrichtung 12 mehrstufig ausgebildet ist, also mehrere Abgas-turbolader und damit mehrere Turbinen sowie mehrere Verdichter umfasst.
[0023] Ebenso ist die Erfindung gemâss Fig. 6 an einer nicht aufgeladenen Brennkraftmaschine 10 einsetzbar, wobei bei einer solchen nicht aufgeladenen Brennkraftmaschine 10 zur Beschleunigung des Hochlaufens derselben die im Druck-behâlter 16 bereitgehaltene Druckluft bei geöffnetem Ventil 17 in Richtung auf die Zylinder 11 der Brennkraftmaschine 10 geleitet wird, nâmlich gemâss Fig. 6 in eine zu den Zylindern 11 führende Ladeluftleitung 20 und/oder unmittelbar in die Zylinder 11.
[0024] Im Unterscheid zu den gezeigten Ausführungsbeispielen kann auch mehrals ein Druckbehâlter 16 vorhanden sein. So ist es möglich, jeder Einspeisestelle für die Druckluft einen separaten Druckbehâlter 16 mit einem separaten Ventil 17 zuzuordnen. Es ist auch möglich, mehreren Druckbehâltern 16 ein gemeinsames Ventil 17 zuzuordnen.
[0025] Zur Beschleunigung eines Hochlaufens einer Brennkraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 11 wird demnach Druckluft, die in mindestens einem Druckluftbehâlter 16 gespeichert ist, in Richtung auf die Zylinder 11 der Brennkraftma-schine 10 geleitet. Gleichzeitig zum Öffnen des Ventils 17 des Druckluftbehàlters 16 wird vorzugsweise eine Kraftstoffzu-fuhr zu den Zylindern 11 der Brennkraftmaschine 10 erhöht.
[0026] Das Druckniveau der Druckluft, die zum Beschleunigen des Hochlaufens der Brennkraftmaschine 10 in Richtung auf die Zylinder 11 derselben geleitet wird, liegt insbesondere zwischen 5 bar und 30 bar.

Claims (9)

Bezugszeichenliste [0027] 10 Brennkraftmaschine 11 Zylinder 12 Aufladungseinrichtung 13 Turbine 14 Verdichter 15 Ladeluftkühler 16 Druckluftbehâlter 17 Ventil 18 Ladeluftleitung 19 Ladeluftleitung 20 Ladeluftleitung Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine, mit mehreren Zylindern (11), gekennzeichnet durch mindestens einen von je einem Ventil (17) absperrbaren Druckluftbehâlter (16), wobei zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine in dem oder jedem Druckluft-behàlter (16) gespeicherte Druckluft durch Öffnen des oder jedes Ventils (17) in Richtung auf die Zylinder (11) der Brennkraftmaschine leitbar ist, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine zu beschleunigen.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine mindestens einstufige Aufla-dungseinrichtung (12) aufweist, wobei die Aufladungseinrichtung (12) mindestens eine Turbine (13) zum Entspannen von die Zylinder (11) verlassendem Abgas und mindestens einen Verdichter (14) zum Verdichten von den Zylindern (11) zuzuführender Ladeluft aufweist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft unmittelbar in die Zylinder (11) einbringbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft in eine zu den Zylindern (11) führende Ladeluftleitung (19, 20) einbringbar ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft unmittelbar in den Verdichter (14) der Aufladungseinrichtung (12) einbringbar ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft in eine zwischen dem Verdichter (14) der Aufladungseinrichtung (12) und einem Ladeluftkühler (15) der Aufladungseinrichtung (12) verlaufende Ladeluftleitung (18) einbringbar ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine Schiffdiesel-brennkraftmaschine ist.
8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit mehreren Zylindern (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zum Hochlaufen der Brennkraftmaschine in dem oder jedem Druckluftbehâlter (16) gespeicherte Druckluft in Richtung auf die Zylinder (12) der Brennkraftmaschine (10) geleitet wird, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine (10) zu beschleunigen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin gleichzeitig zum Öffnen des Ventils eine Kraft-stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (10) erhöht wird, um das Hochlaufen der Brennkraftmaschine (10) zu beschleu-nigen.
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