DE102004029286A1 - Engine installation structure for ship has exhaust gas drive type super charger attached to main engine to supply compressed raw air to assistant engine during need - Google Patents

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Abstract

An exhaust gas drive type super charger (6) is attached to a main engine (2) to supply compressed raw air to an assistant engine (3) during need. The main engine is connected to the assistant engine. The super charger converts the energy contained in an exhaust gas flow (8) of the main engine into machine energy for driving a compressor (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorenanlage, insbesondere eine Schiffsmotorenanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an engine installation, in particular a ship engine installation, according to the generic term of claim 1

Schiffsmotorenanlagen, die vorzugsweise als Dieselmotorenanlagen ausgebildet sind, verfügen in der Regel über mindestens einen insbesondere als Zweitakt-Dieselmotor ausgebildeten Hauptmotor sowie mindestens einen insbesondere als Viertakt-Dieselmotor ausgebildeten Hilfsmotor, wobei der Hauptmotor der Bereitstellung einer Antriebsleistung zur Fortbewegung des Schiffs und der Hilfsmotor der Bereitstellung von elektrischer Energie für ein Bordnetz des Schiffs dient. Nach dem Stand der Technik ist zumindest dem Hauptmotor solcher Motoranlagen ein Abgasturbolader zugeordnet, der die in einem Abgasstrom des Hauptmotors enthaltende Energie in einer Turbine in mechanische Energie zum Antrieb eines Verdichters des Abgasturboladers wandelt, um einen dem Verdichter zugeführten Frischluftmassenstrom zu verdichten und mit einem erhöhten Ladedruck dem Hauptmotor zuzuführen.Marine engine systems, which are preferably designed as diesel engine systems, have in the Usually over at least one in particular designed as a two-stroke diesel engine main engine and at least one designed in particular as a four-stroke diesel engine Auxiliary motor, wherein the main motor of providing a drive power for locomotion of the ship and the auxiliary engine of the provision of electrical energy for an electrical system of the ship is used. According to the state of the art is at least associated with the main engine of such engine systems, an exhaust gas turbocharger, the energy contained in an exhaust stream of the main engine in a turbine into mechanical energy to drive a compressor the exhaust gas turbocharger converts to a fresh air mass flow supplied to the compressor to condense and with an increased To supply boost pressure to the main engine.

Durch den Entwicklungsfortschritt der Turboladertechnik werden immer höhere Turboladerwirkungsgrade zur Verfügung gestellt. Bei sonst unveränderten Randbedingungen erhöht sich der Luftmassenstrom durch den Motor als auch der Abgasmassenstrom proportional mit dem Wirkungsgrad des Abgasturboladers. Speziell bei als Zweitakt-Dieselmotoren ausgebildeten Hauptmotoren kann mit dem zusätzlichen Luftmassenstrom bzw. Abgasmassenstrom des Hauptmotors jedoch keine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads der Motorenanlage erzielt werden. Nach dem Stand der Technik wird der überschüssige Abgasmassenstrom in sogenannten Turbo-Compound-Motorenanlagen dazu genutzt, um mit dem überschüssigen Abgasmassenstrom eine Nutzturbine zur Bereitstellung mechanischer oder elektrischer Energie anzutreiben.By The development progress of the turbocharger technology is becoming ever higher turbocharger efficiency to disposal posed. With otherwise unchanged Boundary conditions increased the mass air flow through the engine as well as the exhaust gas mass flow proportional to the efficiency of the turbocharger. specially designed as two-stroke diesel engines main engines can with the additional Air mass flow or exhaust gas mass flow of the main engine but no Improvement of the thermal efficiency of the engine system achieved become. According to the prior art, the excess exhaust gas mass flow in so-called turbo compound engine plants used to with the excess exhaust gas mass flow a power turbine for providing mechanical or electrical To power energy.

Mit derartigen Turbo-Compound-Motorenanlagen lässt sich zwar der thermische Wirkungsgrad der gesamten Motoranlage verbessern, Nachteile solcher Turbo-Compound-Motorenanlagen sind jedoch die hohen Anschaffungskosten, der hohe Installationsaufwand, ein erhöhter Service-Bedarf sowie ein erhöhter Ausbildungsbedarf des Bedienpersonals sowie erforderliche komplexe Steuerungssysteme.With Although such turbo-compound engine systems can be the thermal Improve the efficiency of the entire engine system, disadvantages of such Turbo compound engine plants However, the high initial costs, the high installation costs, an elevated one Service needs as well as increased Training needs of the operator and required complex Control systems.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Motorenanlage, insbesondere eine neuartige Schiffsdieselmotorenanlage, zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem is based a novel engine plant, in particular a novel marine diesel engine plant, to accomplish.

Dieses Problem wird durch eine Motorenanlage, insbesondere eine Schiffsdieselmotorenanlage, gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind der Hauptmotor und der Hilfsmotor derart gekoppelt, dass im Bedarfsfall ein Teil des vom dem Hauptmotor zugeordneten Abgasturbolader verdichteten Frischluftmassenstroms dem Hilfsmotor zuführbar ist.This Problem is caused by an engine system, in particular a marine diesel engine plant, according to claim 1 solved. According to the invention Main motor and the auxiliary motor coupled in such a way that, if necessary a portion of the exhaust gas turbocharger associated with the main engine compressed fresh air mass flow the auxiliary motor can be fed.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine thermodynamische Kopplung des Hauptmotors mit dem Hilfsmotor zu etablieren. Überschüssige, vom dem Hauptmotor zugeordneten Abgasturbolader verdichtete Luft wird in einen Bypass-Luftmassenstrom umgesetzt, der dem Hilfsmotor zur Erhöhung dessen thermodynamischen Wirkungsgrads und zur Reduzierung von Emissionen zur Verfügung gestellt wird. Mit der hier vorliegenden Erfindung kann die Energiebilanz der gesamten Motoranlage und damit der thermische Wirkungsgrad derselben verbessert werden. Die sogenannten Turbo-Compound-Motorenanlagen anhaftenden Nachteile werden mit der hier vorliegenden Erfindung vermieden.in the For the purposes of the present invention, it is proposed to use a thermodynamic Establish coupling of the main engine with the auxiliary engine. Excess, from the exhaust gas turbocharger assigned to the main engine becomes compressed air converted into a bypass air mass flow, the auxiliary motor for increase its thermodynamic efficiency and to reduce emissions to disposal is provided. With the present invention, the energy balance the entire engine system and thus the thermal efficiency of the same be improved. The so-called turbo compound engine plants Adhesive disadvantages are with the present invention avoided.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained. Showing:

1: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Motorenanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a block diagram of an engine system according to the invention according to a first embodiment of the invention;

2: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Motorenanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 2 a block diagram of an engine system according to the invention according to a second embodiment of the invention; and

3: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Motorenanlage nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 a block diagram of an engine system according to the invention according to a third embodiment of the invention.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 in größerem Detail beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG 1 to 3 described in more detail.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Motorenanlage 1, nämlich einer Schiffsdieselmotorenanlage. Die Motorenanlage 1 verfügt über einen Hauptmotor 2 sowie einen Hilfsmotor 3. Der Hauptmotor 2 ist als Zweitakt-Dieselmotor ausgebildet und dient dem Antrieb einer Schiffsschraube 4 zur Bereitstellung einer Antriebsleistung zur Fortbewegung des Schiffs. Der Hilfsmotor 3 ist vorzugsweise als Viertakt-Dieselmotor ausgebildet, der einen Generator 5 zur Bereitstellung elektrischer Energie antreibt, wobei die elektrische Energie zum Betreiben eines Bordnetzes des Schiffs benötigt wird. 1 shows a first embodiment of an engine system according to the invention 1 namely, a marine diesel engine plant. The engine system 1 has a main engine 2 and an auxiliary engine 3 , The main engine 2 is designed as a two-stroke diesel engine and serves to drive a ship's propeller 4 for providing propulsion power for propulsion of the ship. The auxiliary engine 3 is preferably designed as a four-stroke diesel engine, which is a generator 5 for provision electrical energy, wherein the electrical energy is needed to operate a vehicle electrical system of the ship.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist dem Hauptmotor 2 der Motorenanlage 1 ein Abgasturbolader 6 zugeordnet. Der Abgasturbolader 6 verfügt über eine Turbine 7, wobei ein Abgasstrom 8 des Hauptmotors 2 in der Turbine 7 des Abgasturboladers 6 entspannt wird und wobei hierbei die im Abgasstrom 8 enthaltende Energie in mechanische Energie zum Antreiben eines Verdichters 9 des Abgasturboladers 6 gewandelt wird. Der in der Turbine 7 entspannte Abgasstrom wird im Sinne des Pfeils 10 einer als Kamin ausgeführten Abgasableitung 11 zugeführt.In the embodiment of 1 is the main engine 2 the engine system 1 an exhaust gas turbocharger 6 assigned. The turbocharger 6 has a turbine 7 , where an exhaust gas flow 8th of the main engine 2 in the turbine 7 the exhaust gas turbocharger 6 is relaxed and in this case in the exhaust stream 8th containing energy into mechanical energy for driving a compressor 9 the exhaust gas turbocharger 6 is converted. The one in the turbine 7 relaxed exhaust gas flow is in the direction of the arrow 10 an exhaust outlet designed as a chimney 11 fed.

Die in der Turbine 7 des Abgasturboladers 6 aus dem Abgasstrom 8 erzeugte mechanische Energie wird im Verdichter 9 des Abgasturboladers 6 zur Verdichtung eines Frischluftmassenstroms 12 verwendet, wobei der verdichtete Frischluftmassenstrom im Sinne des Pfeils 13 mit erhöhtem Ladedruck dem Hauptmotor 2 zugeführt wird. Gemäß 1 ist zwischen den Verdichter 9 des Abgasturboladers 6 sowie den Hauptmotor 2 ein Ladeluftkühler 14 geschaltet.The one in the turbine 7 the exhaust gas turbocharger 6 from the exhaust stream 8th generated mechanical energy is in the compressor 9 the exhaust gas turbocharger 6 for the compression of a fresh air mass flow 12 used, wherein the compressed fresh air mass flow in the direction of the arrow 13 with increased boost pressure to the main engine 2 is supplied. According to 1 is between the compressors 9 the exhaust gas turbocharger 6 as well as the main engine 2 a charge air cooler 14 connected.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind der Hauptmotor 2 und der Hilfsmotor 3 der Motorenanlage 1 gemäß 1 thermodynamisch gekoppelt und zwar derart, dass im Bedarfsfall ein Teil des vom dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturbolader 6 verdichteten Frischluftmassenstroms dem Hilfsmotor 3 zur Erhöhung dessen thermischen Wirkungsgrads zuführbar ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist hierzu zwischen den Verdichter 9 des dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturboladers 6 und den Hauptmotor 2 eine Abzweigung 15 geschaltet, wobei die Abzweigung 15 nach dem Ladeluftkühler 14 und vor einer Zylindereinheit des Hauptmotors 2 angeordnet ist und einen Teil des vom dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturboladers 6 verdichteten Frischluftmassenstroms dem Hilfsmotor 3 zuführen kann. Es wird demnach eine Bypass-Luftmassenströmung im Sinne des Pfeils 16 etabliert.For the purposes of the present invention, the main engine 2 and the auxiliary engine 3 the engine system 1 according to 1 coupled thermodynamically in such a way that, if necessary, a part of the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 compressed fresh air mass flow to the auxiliary engine 3 to increase its thermal efficiency can be fed. In the embodiment of 1 is this between the compressor 9 of the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 and the main engine 2 a turnoff 15 switched, with the branch 15 after the intercooler 14 and in front of a cylinder unit of the main engine 2 is arranged and part of the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 compressed fresh air mass flow to the auxiliary engine 3 can supply. It is therefore a bypass air mass flow in the direction of the arrow 16 established.

Wie 1 entnommen werden kann, ist zwischen die Abzweigung 15 und den Hilfsmotor 3 ein schaltbares Ventil 17 geschaltet. Bei geschlossenen Ventil 17 wird keinerlei Bypass-Luftmassenstrom an der Abzweigung 15 in Richtung auf den Hilfsmotor 3 abgezweigt. Vielmehr wird bei geschlossenem Ventil 17 sämtliche vom Abgasturbolader 6 verdichtete Luft dem Hauptmotor 2 zugeführt. Das Ventil 17 wird insbesondere in dem Betriebszustand der Motoranlage 1 vollständig geschlossen sein, in dem der Hilfsmotor 3 nicht betrieben wird und der Hauptmotor 2 im Teillastbetrieb arbeitet. Arbeitet hingegen der Hauptmotor 2 im Vollastbetrieb und der Hilfsmotor 3 wird nicht betrieben, so wird das schaltbare Ventil 17 in eine Öffnungsstellung bewegt, in welcher der an der Abzweigung 15 im Sinne des Pfeils 16 abgezweigte Bypass-Luftmassenstrom im Sinne des Pfeils 18 unmittelbar in die Abgasableitung 11 geleitet wird. Wird hingegen auch der Hilfsmotor 3 betrieben, liegt also ein gekoppelter Betrieb von Hauptmotor 2 und Hilfsmotor 3 vor, so wird das schaltbare Ventil 17 in eine Öffnungsstellung bewegt, in welcher der an der Abzweigung 15 im Sinne des Pfeils 16 abgezweigte Bypass-Luftmassenstrom im Sinne des Pfeils 19 in Richtung auf den Hilfsmotor 3 geleitet wird. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist zwischen das schaltbare Ventil 17 und den Hilfsmotor 3 noch ein Ladeluftkühler 20 für den Hilfsmotor 3 integriert. Ein vom Hilfsmotor 3 erzeugter Abgasstrom 21 wird unmittelbar der Abgasableitung 11 zugeführt. Im gekoppelten Betrieb von Hauptmotor 2 und Hilfsmotor 3 entspricht ein Druck vor der Zylindereinheit des Hauptmotors 2 in etwa einem Druck vor der Zylindereinheit des Hilfsmotors 3; ein Druck nach der Zylindereinheit des Hilfsmotors 3 entspricht in etwa dem Umgebungsdruck.As 1 can be taken, is between the diversion 15 and the auxiliary engine 3 a switchable valve 17 connected. With closed valve 17 no bypass air mass flow is at the branch 15 towards the auxiliary engine 3 diverted. Rather, when the valve is closed 17 all from the turbocharger 6 compressed air to the main engine 2 fed. The valve 17 is particularly in the operating condition of the engine system 1 be completely closed, in which the auxiliary engine 3 not operated and the main engine 2 works in partial load operation. In contrast, the main engine works 2 in full load and the auxiliary engine 3 is not operated, then the switchable valve 17 moved to an open position in which the at the junction 15 in the sense of the arrow 16 branched bypass air mass flow in the direction of the arrow 18 directly into the exhaust gas outlet 11 is directed. If, however, the auxiliary engine 3 operated, so is a coupled operation of the main engine 2 and auxiliary engine 3 before, this is the switchable valve 17 moved to an open position in which the at the junction 15 in the sense of the arrow 16 branched bypass air mass flow in the direction of the arrow 19 towards the auxiliary engine 3 is directed. In the embodiment of 1 is between the switchable valve 17 and the auxiliary engine 3 another intercooler 20 for the auxiliary engine 3 integrated. One from the auxiliary engine 3 generated exhaust stream 21 becomes immediately the exhaust gas discharge 11 fed. In coupled operation of main engine 2 and auxiliary engine 3 corresponds to a pressure in front of the cylinder unit of the main engine 2 in about a pressure in front of the cylinder unit of the auxiliary engine 3 ; a pressure after the cylinder unit of the auxiliary engine 3 corresponds approximately to the ambient pressure.

Im Ausführungsbeispiel der 1 wird der Verbrennungsluftbedarf des Hilfsmotors 3 vollständig durch den im Sinne des Pfeils 16 abgezweigten Bypass-Luftmassenstrom des Hauptmotors 2 gedeckt. Dem Hilfsmotor 3 ist kein eigener Abgasturbolader zugeordnet. Mit dem Ausführungsbeispiel der 1 kann der Wirkungsgrad der gesamten Motoranlage 1 verbessert werden. Durch den Verzicht auf einen dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturbolader verringern sich die Anschaffungs- und Wartungskosten. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist es auch möglich, auf den dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Ladeluftkühler 20 zu verzichten. Hierdurch können nochmals die Anschaffungs- und Servicekosten reduziert werden. Mit einer Anordnung gemäß 1 kann gegenüber dem Stand der Technik der Kraftstoffverbrauch des Hilfsmotors 3 um mindestens ca. 10 % reduziert werden.In the embodiment of 1 is the combustion air requirement of the auxiliary engine 3 completely by the arrow 16 diverted by-pass mass air flow of the main engine 2 covered. The auxiliary engine 3 is not assigned its own exhaust gas turbocharger. With the embodiment of 1 can the efficiency of the entire engine system 1 be improved. By dispensing with the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger reduce the acquisition and maintenance costs. In the embodiment of 1 it is also possible on the the auxiliary engine 3 assigned intercooler 20 to renounce. As a result, the acquisition and service costs can be reduced again. With an arrangement according to 1 can compared to the prior art, the fuel consumption of the auxiliary engine 3 be reduced by at least about 10%.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Motorenanlage 22 zeigt 2. Auch die Motorenanlage 22 der 2 verfügt ebenso wie das Ausführungsbeispiel der 1 über einen Hauptmotor sowie einen Hilfsmotor. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet. Nachfolgend wird lediglich auf die Details eingegangen, die das Ausführungsbeispiel der 2 vom Ausführungsbeispiel der 1 unterscheiden. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten zwischen den Ausführungsbeispielen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.A second embodiment of an engine system according to the invention 22 shows 2 , Also the engine system 22 of the 2 has as well as the embodiment of 1 via a main engine and an auxiliary engine. To avoid unnecessary repetition, the same reference numbers are used for the same components. In the following, only the details will be discussed, which the embodiment of the 2 from the embodiment of 1 differ. With regard to the similarities between the embodiments, reference is made to the above statements.

Im Ausführungsbeispiel der 2 ist dem Hilfsmotor 3 ein eigener Abgasturbolader 23 zugeordnet. Ein Verdichter 24 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 23 ist dabei gemäß 2 zwischen das schaltbare Ventil 17 und den Ladeluftkühler 20 des Hilfsmotors 3 geschaltet. Der im Bedarfsfall an der Abzweigung 15 im Sinne des Pfeils 16 abgezweigte Bypass-Luftmassenstrom des Hauptmotors 2 wird demnach dem Verdichter 24 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 23 zugeführt und in diesem Verdichter 24 nochmals verdichtet. Hierdurch wird eine zweistufige Verdichtung mit Zwischenkühlung der Ladeluft etabliert. Mit der Motorenanlage 22 gemäß 2 können demnach zweistufige Verdichtungsdruckverhältnisse dargestellt werden, die über dem Niveau einer einstufigen Aufladung liegen. Aus der einstufigen Turbine resultiert ein stark erhöhtes Spüldruckgefälle, welches in Form von positiver Ladungswechselarbeit zur Erhöhung des Wirkungsgrads genutzt werden kann. Mit einer Anordnung gemäß 2 kann gegenüber dem Stand der Technik der Kraftstoffverbrauch des Hilfsmotors 3 um ca. 20 % reduziert werden.In the embodiment of 2 is the auxiliary engine 3 a separate exhaust gas turbocharger 23 assigned. A compressor 24 of the auxiliary engine 3 Trains arranged exhaust gas turbocharger 23 is in accordance with 2 between the switchable valve 17 and the intercooler 20 of the auxiliary engine 3 connected. The if necessary at the junction 15 in the sense of the arrow 16 branched bypass mass air flow of the main engine 2 is therefore the compressor 24 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 23 fed and in this compressor 24 condensed again. This establishes a two-stage compression with intercooling of the charge air. With the engine system 22 according to 2 Accordingly, two-stage compression pressure ratios can be represented, which are above the level of a single-stage charge. The single-stage turbine results in a greatly increased scavenging pressure gradient, which can be used in the form of positive charge exchange work to increase the efficiency. With an arrangement according to 2 can compared to the prior art, the fuel consumption of the auxiliary engine 3 be reduced by about 20%.

Der Abgasstrom 21 des Hilfsmotors 3 wird im Ausführungsbeispiel der 2 einer Turbine 25 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 23 zugeführt, wobei in diesem Abgasturbolader 23 der Abgasstrom 21 des Hilfsmotors 3 entspannt und die im Abgasstrom enthaltene Energie in mechanische Energie gewandelt wird, die dann zum Antrieb des Verdichters 24 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 23 verwendet wird. Der in der Turbine 25 entspannte Abgasstrom 21 des Hilfsmotors 3 wird im Sinne des Pfeils 26 der Abgasableitung 11 zugeführt. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass im Ausführungsbeispiel der 2 eine zweistufige Verdichtung des Frischluftmassenstroms für den Hilfsmotor erfolgt, die Entspannung des Abgasstroms des Hilfsmotors 3 sowie des Abgasstroms des Hauptmotors 2 jedoch einstufig durchgeführt wird.The exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 is in the embodiment of 2 a turbine 25 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 23 supplied, wherein in this exhaust gas turbocharger 23 the exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 relaxed and the energy contained in the exhaust stream is converted into mechanical energy, which then drives the compressor 24 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 23 is used. The one in the turbine 25 relaxed exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 becomes in the sense of the arrow 26 the exhaust gas discharge 11 fed. It should again be noted that in the embodiment of 2 a two-stage compression of the fresh air mass flow for the auxiliary engine takes place, the relaxation of the exhaust stream of the auxiliary engine 3 and the exhaust stream of the main engine 2 However, it is carried out in one step.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Motorenanlage 27 zeigt 3. Auch die Motorenanlage 27 der 3 verfügt wiederum über einen Hauptmotor sowie einen Hilfsmotor, wobei Hauptmotor und Hilfsmotor thermodynamisch gekoppelt sind. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden auch hier für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet. Nachfolgend wird nur auf die Details des Ausführungsbeispiels der 3 im Detail eingegangen, die das Ausführungsbeispiel der 3 vom Ausführungsbeispiel der 1 unterscheiden. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.Another embodiment of an engine system according to the invention 27 shows 3 , Also the engine system 27 of the 3 again has a main motor and an auxiliary motor, the main engine and auxiliary engine are thermodynamically coupled. To avoid unnecessary repetition, the same reference numbers are used here for the same components. Hereinafter, only on the details of the embodiment of 3 in detail, the embodiment of the 3 from the embodiment of 1 differ. With regard to the similarities, reference is made to the above statements.

Im Ausführungsbeispiel der 3 ist dem Hilfsmotor 3 wiederum ein eigener Abgasturbolader 28 zugeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel der 3 das schaltbare Ventil 17 zwischen einen Verdichter 29 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 28 und den Ladeluftkühler 20 des Hilfsmotors 3 geschaltet ist. Der dem Hilfsmotor zugeordnete Abgasturbolader 28 saugt unabhängig von dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturbolader 6 einen Frischluftmassenstrom 30 zur Verdichtung desselben an. Wie 3 entnommen werden kann, ist zwischen den Hilfsmotor 3 und der Turbine 32 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 28 ein weiteres schaltbares Ventil 31 geschaltet. Je nach Öffnungsstellung des schaltbaren Ventils 31 wird der Abgasmassenstrom 21 des Hilfsmotors 3 entweder im Sinne des Pfeils 33 der Turbine 32 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 28 oder im Sinne des Pfeils 34 der Abgasableitung 11 zugeführt. Wird der Abgasstrom 21 des Hilfsmotors 3 der Turbine 32 zur Entspannung zugeführt, so wird die im Abgasstrom 21 enthaltene Energie in mechanische Energie zum Antreiben des Verdichters 29 des dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturboladers 28 gewandelt und der entspannte Abgasstrom wird im Sinne des Pfeils 35 wiederum der Abgasableitung 21 zugeführt. Wie 3 entnommen werden kann, ist zwischen die Abzweigung 15 und das Ventil 17 eine weitere Abzweigung mit einem schaltbaren Ventil 36 integriert, wobei je nach Öffnungsstellung des Ventils 36 der an der Abzweigung 15 abgezweigte Bypass-Luftmassenstrom unmittelbar in die Abgasleitung 11 geleitet werden kann.In the embodiment of 3 is the auxiliary engine 3 again a separate exhaust gas turbocharger 28 assigned, in the embodiment of the 3 the switchable valve 17 between a compressor 29 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 28 and the intercooler 20 of the auxiliary engine 3 is switched. The exhaust gas turbocharger assigned to the auxiliary engine 28 Absorbs independently of the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 a fresh air mass flow 30 for the compression of the same. As 3 can be taken is between the auxiliary engine 3 and the turbine 32 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 28 another switchable valve 31 connected. Depending on the opening position of the switchable valve 31 becomes the exhaust gas mass flow 21 of the auxiliary engine 3 either in the direction of the arrow 33 the turbine 32 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 28 or in the direction of the arrow 34 the exhaust gas discharge 11 fed. Will the exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 the turbine 32 fed to the relaxation, so in the exhaust stream 21 contained energy into mechanical energy to power the compressor 29 of the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 28 converted and the relaxed exhaust gas flow is in the direction of the arrow 35 again the exhaust gas discharge 21 fed. As 3 can be taken, is between the diversion 15 and the valve 17 another branch with a switchable valve 36 integrated, depending on the opening position of the valve 36 the at the junction 15 branched bypass air mass flow directly into the exhaust pipe 11 can be directed.

Im Ausführungsbeispiel der 3 sind demnach sowohl der Hauptmotor 2 als auch der Hilfsmotor 3 mit einem eigenen Abgasturbolader 6 bzw. 28 ausgerüstet. Im entkoppelten Betrieb ist das Ventil 17 geschlossen und das Ventil 36 geöffnet, sodass gegebenenfalls ein vom dem Hilfsmotor 2 zugeordneten Abgasturbolader 6 erzeugter, überschüssiger Luftmassenstrom über das Ventil 36 unmittelbar in die Abgasableitung 11 geleitet werden kann. Im gekoppelten Betrieb ist das Ventil 17 geöffnet und ein vom dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturbolader 6 erzeugter, überschüssiger Luftmassenstrom wird dem Hilfsmotor 3 zur Verfügung gestellt. Reicht dieser Bypass-Luftmassenstrom aus, um den Hilfsmotor 3 mit ausreichendem Ladedruck zu versorgen, so liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, den dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturbolader 28 abzuschalten. In diesem Fall wird dann über das Ventil 31 der Abgasstrom 21 des Hilfsmotors 3 im Sinne des Pfeils 34 unmittelbar der Abgasableitung 11 zugeführt. Da beim Ausführungsbeispiel der 3 der dem Hilfsmotor 3 zugeordnete Abgasturbolader 28 abschaltbar ist, reduziert sich dessen Betriebszeit und Belastung und damit reduzieren sich auch Service- und Wartungskosten. Im gekoppelten Betrieb von Hauptmotor 2 und Hilfsmotor 3 entspricht ein Druck vor der Zylindereinheit des Hauptmotors 2 in etwa einem Druck vor der Zylindereinheit des Hilfsmotors 3; ein Druck nach der Zylindereinheit des Hilfsmotors 3 entspricht in etwa dem Umgebungsdruck.In the embodiment of 3 are therefore both the main engine 2 as well as the auxiliary engine 3 with its own exhaust gas turbocharger 6 respectively. 28 equipped. In decoupled operation is the valve 17 closed and the valve 36 open, so possibly one from the auxiliary engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 generated, excess air mass flow through the valve 36 directly into the exhaust gas outlet 11 can be directed. In coupled operation, the valve is 17 open and one from the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 generated, excess air mass flow is the auxiliary engine 3 made available. Is this bypass air mass flow sufficient to the auxiliary engine 3 to supply with sufficient boost pressure, it is within the meaning of the present invention, the auxiliary motor 3 associated exhaust gas turbocharger 28 off. In this case, then over the valve 31 the exhaust gas flow 21 of the auxiliary engine 3 in the sense of the arrow 34 directly the exhaust gas discharge 11 fed. Since in the embodiment of 3 the auxiliary engine 3 associated exhaust gas turbocharger 28 can be switched off, reduces its operating time and load and thus reduces service and maintenance costs. In coupled operation of main engine 2 and auxiliary engine 3 corresponds to a pressure in front of the cylinder unit of the main engine 2 in about a pressure in front of the cylinder unit of the auxiliary engine 3 ; a pressure after the cylinder unit of the auxiliary engine 3 corresponds approximately to the ambient pressure.

Allen Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist demnach gemeinsam, dass der Hauptmotor 2 sowie der Hilfsmotor 3 der Motorenanlagen 1, 22 bzw. 27 thermodynamisch gekoppelt sind. Ein Teil des vom dem Hauptmotor 2 zugeordneten Abgasturbolader 6 verdichteten Luftmassenstroms ist dem Hilfsmotor 3 zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrads zuführbar. Dabei ist es möglich, auf einen dem Hilfsmotor 3 zugeordneten Abgasturbolader zu verzichten. Es ist jedoch auch möglich, dem Hilfsmotor 3 einen eigenen Abgasturbolader zuzuordnen. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 3 lässt sich der Kraftstoffverbrauchs des Hilfsmotors 3 um mindestens ca. 10 %, beim Ausführungsbeispiel der 2 um mindestens ca. 20 % reduzieren.All embodiments of the 1 to 3 is therefore common that the main engine 2 as well as the auxiliary engine 3 the engine systems 1 . 22 respectively. 27 thermodynamically coupled. Part of the main engine 2 associated exhaust gas turbocharger 6 compressed air mass flow is the auxiliary engine 3 can be fed to increase the thermal efficiency. It is possible to one on the auxiliary engine 3 assigned to dispense exhaust gas turbocharger. However, it is also possible for the auxiliary engine 3 assign a separate exhaust gas turbocharger. In the embodiment of 1 and 3 can be the fuel consumption of the auxiliary engine 3 by at least about 10%, in the embodiment of 2 reduce by at least about 20%.

11
Motorenanlageengine plant
22
Hauptmotormain engine
33
Hilfsmotorauxiliary engine
44
Schiffsschraubepropeller
55
Generatorgenerator
66
Abgasturboladerturbocharger
77
Turbineturbine
88th
Abgasstromexhaust gas flow
99
Verdichtercompressor
1010
Pfeilarrow
1111
AbgasableitungFlue gas discharge
1212
FrischluftmassenstromFresh air mass flow
1313
Pfeilarrow
1414
LadeluftkühlerIntercooler
1515
Abzweigungdiversion
1616
Pfeilarrow
1717
VentilValve
1818
Pfeilarrow
1919
Pfeilarrow
2020
LadeluftkühlerIntercooler
2121
Abgasstromexhaust gas flow
2222
Motorenanlageengine plant
2323
Abgasturboladerturbocharger
2424
Verdichtercompressor
2525
Turbineturbine
2626
Pfeilarrow
2727
Motorenanlageengine plant
2828
Abgasturboladerturbocharger
2929
Verdichtercompressor
3030
FrischluftmassenstromFresh air mass flow
3131
VentilValve
3232
Turbineturbine
3333
Pfeilarrow
3434
Pfeilarrow
3535
Pfeilarrow
3636
VentilValve

Claims (10)

Motorenanlage, insbesondere Schiffsmotorenanlage, mit einem Hauptmotor (2), insbesondere einem Zweitakt-Hauptverbrennungsmotor, zur Bereitstellung einer Antriebsleistung, und mit einem Hilfsmotor (3), insbesondere einem Viertakt-Hilfsverbrennungsmotor, zur Bereitstellung elektrischer Leistung, wobei zumindest dem Hauptmotor (2) ein Abgasturbolader (6) zugeordnet ist, der die in einem Abgasstrom des Hauptmotors (2) enthaltene Energie in einer Turbine (7) in mechanische Energie zum Antrieb eines Verdichters (9) desselben wandelt, um einen dem Verdichter (9) zugeführten Frischluftmassenstrom zu verdichteten und mit erhöhtem Ladedruck dem Hauptmotor (2) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmotor (2) und der Hilfsmotor (3) derart gekoppelt sind, dass im Bedarfsfall ein Teil des vom dem Hauptmotor (2) zugeordneten Abgasturbolader (6) verdichteten Frischluftmassenstroms dem Hilfsmotor (3) zuführbar ist.Engine installation, in particular marine engine installation, with a main engine ( 2 ), in particular a two-stroke main combustion engine, for providing a drive power, and with an auxiliary engine ( 3 ), in particular a four-stroke auxiliary combustion engine, for providing electrical power, wherein at least the main engine ( 2 ) an exhaust gas turbocharger ( 6 ) associated with the in an exhaust stream of the main engine ( 2 ) contained energy in a turbine ( 7 ) into mechanical energy for driving a compressor ( 9 ) converts it to a compressor ( 9 ) supplied fresh air mass flow to compressed and with increased boost pressure the main engine ( 2 ), characterized in that the main engine ( 2 ) and the auxiliary engine ( 3 ) are coupled in such a way that, if necessary, a part of the main motor ( 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 6 ) compressed fresh air mass flow to the auxiliary engine ( 3 ) can be fed. Motorenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verdichter (9) des dem Hauptmotor (2) zugeordneten Abgasturboladers (6) und den Hauptmotor (2) ein Ladeluftkühler (14) geschaltet ist, wobei zwischen dem Ladeluftkühler (14) und dem Hauptmotor (2) eine Abzweigung (15) geschaltet ist, über die ein Teil des vom dem Hauptmotor (2) zugeordneten Abgasturbolader (6) verdichteten Frischluftmassenstroms in Richtung auf den Hilfsmotor (3) abführbar ist.Engine installation according to claim 1, characterized in that between the compressor ( 9 ) of the main engine ( 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 6 ) and the main engine ( 2 ) a charge air cooler ( 14 ), wherein between the intercooler ( 14 ) and the main engine ( 2 ) a branch ( 15 ) is connected, over which a part of the main engine ( 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 6 ) compressed fresh air mass flow in the direction of the auxiliary engine ( 3 ) is dissipatable. Motorenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Abzweigung (15) und den Hilfsmotor (3) zumindest ein schaltbares Ventil (17) geschaltet ist.Engine installation according to claim 2, characterized in that between the branch ( 15 ) and the auxiliary engine ( 3 ) at least one switchable valve ( 17 ) is switched. Motorenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das schaltbare Ventil (17) und den Hilfsmotor (3) ein dem Hilfsmotor (3) zugeordneter Ladeluftkühler (20) geschaltet ist.Engine installation according to claim 3, characterized in that between the switchable valve ( 17 ) and the auxiliary engine ( 3 ) to the auxiliary engine ( 3 ) associated intercooler ( 20 ) is switched. Motorenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das schaltbare Ventil (17) und den Hilfsmotor (3) ein dem Hilfsmotor (2) zugeordneter Abgasturbolader (23) derart geschaltet ist, dass der im Bedarfsfall abgezweigte, vom dem Hauptmotor (2) zugeordneten Abgasturbolader (6) verdichtete Teil des Frischluftmassenstroms einem Verdichter (24) des dem Hilfsmotor (3) zugeordneten Abgasturboladers (23) zur Bereitstellung einer zweistufigen Verdichtung zuführbar ist.Engine installation according to claim 3 or 4, characterized in that between the switchable valve ( 17 ) and the auxiliary engine ( 3 ) to the auxiliary engine ( 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 23 ) is switched such that the branched off in case of need, from the main engine ( 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 6 ) compacted part of the fresh air mass flow to a compressor ( 24 ) of the auxiliary engine ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 23 ) can be supplied to provide a two-stage compaction. Motorenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Hilfsmotor (3) zugeordnete Abgasturbolader (23) die in einem Abgasstrom des Hilfsmotors (3) enthaltene Energie in einer Turbine (25) in mechanische Energie zum Antrieb des Verdichters (24) desselben wandelt.Engine installation according to claim 5, characterized in that the auxiliary motor ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 23 ) in an exhaust gas stream of the auxiliary engine ( 3 ) contained energy in a turbine ( 25 ) into mechanical energy for driving the compressor ( 24 ) of the same. Motorenanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verdichter (24) des dem Hilfsmotor (3) zugeordneten Abgasturboladers (23) und den Hilfsmotor (3) ein Ladeluftkühler (20) geschaltet ist.Engine installation according to claim 5 or 6, characterized in that between the compressor ( 24 ) of the auxiliary engine ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 23 ) and the auxiliary engine ( 3 ) a charge air cooler ( 20 ) is switched. Motorenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Ventil (17) zwischen den Hilfsmotor (3) und einen Verdichter (29) eines dem Hilfsmotor (3) zugeordneten Abgasturboladers (28) geschaltet ist.Engine installation according to claim 3 or 4, characterized in that the switchable valve ( 17 ) between the auxiliary engine ( 3 ) and a compressor ( 29 ) of the auxiliary engine ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 28 ) is switched. Motorenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Hilfsmotor (3) zugeordnete Abgasturbolader (28) in dem Fall abschaltbar ist, in welchem der im Bedarfsfall abgezweigte, vom dem Hauptmotor (2) zugeordneten Abgasturbolader (6) verdichtete Teil des Frischluftmassenstroms einen ausreichenden Ladedruck für den Hilfsmotor (3) bereitstellt.Engine installation according to claim 8, characterized in that the auxiliary engine ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 28 ) can be switched off in the case in which the branched off from the main engine (if necessary) 2 ) associated exhaust gas turbocharger ( 6 ) compressed part of the fresh air mass flow sufficient boost pressure for the auxiliary engine ( 3 ). Motorenanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hilfsmotor (3) und die Turbine (32) des dem Hilfsmotor (3) zugeordneten Abgasturboladers (28) ein weiteres schaltbares Ventil (31) geschaltet ist.Engine installation according to claim 8 or 9, characterized in that between the auxiliary engine ( 3 ) and the turbine ( 32 ) of the auxiliary engine ( 3 ) associated exhaust gas turbocharger ( 28 ) another switchable valve ( 31 ) is switched.
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