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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Bei Brennkraftmaschinen, die aus einem Ruhezustand, insbesondere aus einem abgeschalteten Zustand heraus innerhalb einer bestimmten, typischerweise mit beispielsweise 10 Sekunden kurzen Zeit in einen bestimmten Lastzustand gebracht werden müssen, ergibt sich das Problem, dass der innerhalb der bestimmten Zeit überhaupt darstellbare Lastzustand geringer - und je nach Bauart der Brennkraftmaschine teilweise deutlich geringer - ist als eine Nennlast der Brennkraftmaschine. Dies trifft in besonderer Weise zu auf quantitätsgeregelte Brennkraftmaschinen, sowie ganz besonders auf Otto-Gasmotoren, bei denen ein innerhalb einer bestimmten Zeit zur Verfügung stehendes Ladedruckniveau begrenzt ist. Insbesondere wenn eine solche Brennkraftmaschine aus dem Stand oder aus dem Leerlauf auf ein vorbestimmtes Lastniveau gebracht werden soll, ist zunächst in einem Ladepfad noch ein Unterdruck vorhanden, und eine Turboaufladung benötigt Zeit, um eine ausreichende Drehzahl zur Bereitstellung eines hinreichenden Ladedrucks bereitzustellen. Soll mit derartigen Brennkraftmaschinen daher eine bestimmte Leistung innerhalb einer vorbestimmten Zeit bereitgestellt werden, bedarf es entweder einer vergrößerten Auslegung der einzelnen Brennkraftmaschine, insbesondere mit Blick auf deren dann gegebenenfalls für den übrigen Betrieb überdimensionierten Nennleistung, oder aber einer Vervielfältigung der installierten Leistung durch Bereitstellung einer Mehrzahl solcher Brennkraftmaschinen. Beide Lösungen sind mit hohen Kosten verbunden. Die hier skizzierte Problematik stellt sich in besonderer Schärfe in Zusammenhang mit der Verwendung von Brennkraftmaschinen als Notstromaggregaten, die innerhalb einer spezifizierten Zeit, beispielsweise 10 Sekunden, mit nur einer Laststufe von Nulllast, also einem lastfreien Zustand, insbesondere einem abgeschalteten Zustand oder einem Leerlaufzustand, auf ein bestimmtes Lastniveau gebracht werden müssen, um innerhalb der spezifizierten Zeit eine bestimmte elektrische Leistung bereitstellen zu können. Dabei werden Gasmotoren im Zuge verschärfter Umweltvorschriften für solche Anwendungen immer wichtiger, da sie geringste Emissionsniveaus selbst ohne Abgasnachbehandlung ermöglichen.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 1 022 450 A2 geht ein Verfahren hervor, bei dem eine zum Antrieb eines elektrischen Generators vorgesehene Brennkraftmaschine auf eine Lastaufschaltung vorbereitet wird, indem sie auf eine vorbestimmte Mindestdrehzahl gebracht wird, wobei der Ladedruck in einem Ladepfad der Brennkraftmaschine angehoben wird. Weiterhin wird die Brennkraftmaschine auf die Lastaufschaltung vorbereitet, indem der Zündwinkel verstellt oder für einen Teil der Brennräume der Brennkraftmaschine die Brennstoffzufuhr unterbunden wird.
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Aus der US-amerikanischen Patentanmeldung
US 2006 / 0 218 923 A1 geht ein System zur Steuerung eines Ladedrucks einer Brennkraftmaschine hervor, wobei insbesondere eine elektrische Maschine vorgesehen ist, über die dem Verdichter eines Turboladers zusätzliches Drehmoment zugeführt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Inbetriebnehmen einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, bei welchem die Brennkraftmaschine aus einem Ruhezustand lastfrei auf eine vorbestimmte Drehzahl gebracht wird, wobei - in einem Startbetriebsmodus - ein Ladedruck in einem Ladepfad der Brennkraftmaschine über einen einem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine - in einem Normalbetriebsmodus - entsprechenden Ladedruckwert hinaus angehoben wird, und wobei der Brennkraftmaschine eine Last aufgeschaltet wird, wenn die Brennkraftmaschine die vorbestimmte Drehzahl erreicht. Der Ladedruck wird angehoben, indem ein Verdichter in dem Ladepfad der Brennkraftmaschine über eine dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechende Verdichterdrehzahl hinaus angetrieben wird. Der Verdichter wird dabei angetrieben, indem eine mit dem Verdichter antriebswirkverbundene Turbine mit Druckgas beaufschlagt wird. Indem der Ladedruck über den Ladedruckwert, der dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine insbesondere in dem Normalbetriebsmodus entspricht, hinaus angehoben wird, kann der Ladepfad der Brennkraftmaschine zusätzlich mit Druck beaufschlagt werden, bevor die Lastaufschaltung erfolgt. Diese erfolgt dann bei einem höheren Druckniveau, als wenn die Brennkraftmaschine ohne entsprechende Anhebung des Ladedrucks hochlaufen würde. Dies wiederum bedeutet, dass im Moment der Lastaufschaltung eine größere Brennraumfüllung und damit zugleich ein höherer Mitteldruck bereitgestellt werden kann. Die Brennkraftmaschine ist demnach in der Lage, im Moment der Lastaufschaltung sofort eine höhere Leistung abzugeben, als wenn der Ladedruck nicht vor der Lastaufschaltung über den dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden Ladedruckwert hinaus angehoben wird. Somit kann wiederum das bestimmte, innerhalb der vorbestimmten Zeit zu erreichende Lastniveau für die Brennkraftmaschine angehoben und näher an deren Nennleistung heran verlagert werden. Es bedarf dann zur Bereitstellung einer bestimmten Gesamtleistung keiner übermäßigen Erhöhung der Nennleistung der einzelnen Brennkraftmaschine und/oder keiner Bereitstellung einer Mehrzahl von Brennkraftmaschinen mehr, sodass die Kosten in Zusammenhang mit der Bereitstellung der Leistung sinken.
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Bevorzugt wird die Brennkraftmaschine auf ein Startsignal hin aus dem Ruhezustand heraus lastfrei auf die vorbestimmte Drehzahl gebracht. Das Startsignal kann dabei beispielsweise eine Notstrom-Startanforderung sein, die einen Start der Brennkraftmaschine beispielsweise bei einem Stromausfall oder einer ähnlichen Situation bewirkt. Besonders bevorzugt wird die Brennkraftmaschine aus einem abgeschalteten oder ausgeschalteten Zustand heraus auf die vorbestimmte Drehzahl gebracht. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine auf das Startsignal hin gestartet und dann innerhalb einer vorbestimmten Zeit einerseits auf die vorbestimmte Drehzahl gebracht und andererseits mit der Last belastet.
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Dass die Brennkraftmaschine lastfrei auf die vorbestimmte Drehzahl gebracht wird, bedeutet insbesondere, dass - abgesehen von unvermeidbaren Reibmomenten und gegebenenfalls weiteren unvermeidbaren insbesondere inneren Verlusten der Brennkraftmaschine und/oder eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Systems zur Leistungsbereitstellung, beispielsweise in Form von Lagerverlusten an einer Generatorwelle oder dergleichen - kein Bremsmoment auf die Brennkraftmaschine wirkt. Insbesondere wird im Zustand des Hochfahrens der Brennkraftmaschine auf die vorbestimmte Drehzahl kein äußeres Bremsmoment gezielt aufgebracht. Vielmehr wird die Last - beispielsweise in Form eines die Brennkraftmaschine bremsenden Generator-Drehfeldes zur Stromerzeugung - erst aufgeschaltet, wenn die Brennkraftmaschine die vorbestimmte Drehzahl erreicht.
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Die Last wird bevorzugt aufgeschaltet, sobald die Brennkraftmaschine die vorbestimmte Drehzahl erreicht. Insbesondere kann die Lastaufschaltung bei Erreichen der vorbestimmten Drehzahl unabhängig von einem momentanen Wert des Ladedrucks in dem Ladepfad erfolgen. Dies trägt beispielsweise zu einer möglichst schnellen Synchronisation eines mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundenen Generators mit einem Stromnetz bei.
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Die vorbestimmte Drehzahl kann insbesondere eine Synchrondrehzahl zur Synchronisierung eines mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundenen Generators mit einem Stromnetz sein, ganz besonders eine untere Drehzahlgrenze eines Synchron-Drehzahlfensters für eine zulässige Lastaufschaltung innerhalb des Synchron-Drehzahlfensters. Die Synchronisation des Generators mit dem Stromnetz und somit die Leistungsbereitstellung erfolgt besonders schnell, wenn die Last bereits bei Erreichen der unteren Drehzahlgrenze des Synchron-Drehzahlfensters aufgeschaltet wird.
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Die Last wird der Brennkraftmaschine bevorzugt in einem einzigen Lastschritt oder einer einzigen Laststufe aufgeschaltet, wenn - insbesondere sobald - die Brennkraftmaschine die vorbestimmte Drehzahl erreicht. Es erfolgt also insbesondere keine stufenweise oder kontinuierliche Lastanhebung. Insbesondere ist der Ladepfad der Brennkraftmaschine bei Erreichen der vorbestimmten Drehzahl so weit unter Druck gesetzt, dass die Last schlagartig aufgeschaltet werden kann.
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Unter einem Ladepfad wird insbesondere ein Strömungspfad, insbesondere eine Verrohrung, verstanden, über den oder über die wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zuführbar ist. Unter einem Ladedruck wird insbesondere ein Druck verstanden, der in dem Ladepfad herrscht, wobei der Ladedruck vorzugsweise stromaufwärts einer in dem Ladepfad insbesondere zur Quantitätsregelung der Brennkraftmaschine angeordneten Drosseleinrichtung und/oder stromabwärts eines in dem Ladepfad angeordneten Verdichters bestimmt wird.
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Unter einem einem momentanen - gegebenenfalls auch transienten - Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden, das heißt insbesondere zugeordneten Ladedruckwert wird ein Druckwert in dem Ladepfad verstanden, der sich ohne zusätzliche Maßnahmen zur Anhebung des Ladedrucks bei einem konventionellen Betrieb der Brennkraftmaschine - in dem Normalbetriebsmodus - einstellt, entweder indem die Brennkraftmaschine als reiner Saugmotor arbeitet, oder indem beispielsweise ein Abgasturbolader in herkömmlicher Weise durch eine in einem Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordnete Turbine lediglich durch den zur Verfügung stehenden Abgasstrom angetrieben wird. Der dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zugeordnete Ladedruckwert kann sich auch durch entsprechende, insbesondere für den Normalbetriebsmodus vorgesehene Ansteuerung eines Kompressors, beispielsweise eines elektrisch angetriebenen Verdichters, einstellen. In dem Startbetriebsmodus wird dann der Kompressor abweichend, zur Erzeugung eines höheren Ladedrucks, angesteuert, was beispielsweise durch eine Kennfeldumschaltung zwischen einem Kennfeld zur Ansteuerung des Kompressors in dem Normalbetriebsmodus einerseits und einem Kennfeld zur Ansteuerung des Kompressors in dem Startbetriebsmodus andererseits durchgeführt werden kann. Dies bedeutet umgekehrt, dass im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens - in dem Startbetriebsmodus - zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um den Ladedruck in dem Ladepfad der Brennkraftmaschine über den entsprechenden Ladedruckwert hinaus anzuheben.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ladedruck in dem Normalbetriebsmodus der Brennkraftmaschine nicht über den dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden Ladedruckwert hinaus angehoben wird. Das Anheben des Ladedrucks ist also ganz spezifisch insbesondere für die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine bis zum Erreichen eines Normal- oder Dauerbetriebs vorgesehen.
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Ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist bevorzugt insbesondere gekennzeichnet durch eine momentane Drehzahl sowie ein momentanes durch die Brennkraftmaschine aufgebrachtes Drehmoment.
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Unter einem Normalbetriebsmodus wird insbesondere ein Betriebsmodus der Brennkraftmaschine verstanden, der für einen - insbesondere stationären - Dauerbetrieb vorgesehen ist, beziehungsweise in welchem die Brennkraftmaschine im - insbesondere stationären - Dauerbetrieb betrieben wird. Unter einem Startbetriebsmodus wird demgegenüber ein Betriebsmodus verstanden, der insbesondere für ein Aufstarten oder Hochlaufen der Brennkraftmaschine aktiviert oder gewählt wird. Der Startbetriebsmodus kann darüber hinaus auch für transiente Betriebszustände, insbesondere bei Anhebungen des Betriebszustandes zu höherer Last hin, also bei Laststeigerungen oder Lastsprüngen, aktiviert werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ladedruck angehoben wird, indem ein Verdichter in dem Ladepfad der Brennkraftmaschine über eine dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine - in dem Normalbetriebsmodus - zugeordnete Verdichterdrehzahl hinaus angetrieben wird. Insbesondere kann so ein ohnehin vorhandener Verdichter in dem Ladepfad verwendet werden, um den Ladedruck anzuheben, wobei zusätzlich zu ohnehin dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechenden Maßnahmen zum Antreiben des Verdichters weitere Maßnahmen getroffen werden, um die Verdichterdrehzahl zusätzlich zu erhöhen und somit den Verdichter zusätzlich anzutreiben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verdichter durch Beaufschlagen einer mit dem Verdichter antriebswirkverbundenen, insbesondere in dem Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordneten Turbine mit Druckgas angetrieben wird. Dies stellt eine ebenso einfache wie kostengünstige Möglichkeit dar, den Verdichter zusätzlich anzutreiben. Ganz besonders wenn die Turbine im Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordnet ist, kann sie zusätzlich zu dem momentanen Abgasstrom mit dem Druckgas beaufschlagt werden.
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Unter einem Druckgas wird insbesondere ein Gas verstanden, welches kein Abgas der Brennkraftmaschine ist, sondern zusätzlich zu dem Abgas der Brennkraftmaschine verwendet wird. Das Druckgas kann insbesondere Luft, ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, ein anderes Edelgas, oder irgendein anderes geeignetes, insbesondere reaktionsträges Gas sein.
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Das Druckgas wird bevorzugt stromaufwärts der Turbine in den Abgaspfad der Brennkraftmaschine eingeleitet, um die Turbine anzutreiben.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdichter zusätzlich durch einen elektrischen Antrieb angetrieben wird. Dieser elektrische Antrieb kann insbesondere direkt den Verdichter antreiben. Alternativ ist es auch möglich, dass der elektrische Antrieb eine in dem Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordnete und mit dem Verdichter antriebswirkverbundene Turbine antreibt, sodass der Verdichter mittelbar durch den elektrischen Antrieb über die Turbine angetrieben wird. Ist bei einem Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine keine Turbine im Abgaspfad vorgesehen und der Verdichter rein elektrisch angetrieben, wird bevorzugt eine Ansteuerung des elektrischen Antriebs für die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine im Vergleich zu dem Normalbetriebsmodus geändert, sodass der Verdichter über ein für den Normalbetriebsmodus bestimmtes Verdichterdrehzahl-Niveau hinaus angetrieben wird. Hierzu kann beispielsweise eine Kennfeldumschaltung oder dergleichen durchgeführt werden. Ist der elektrische Antrieb für einen Abgasturbolader mit Turbine im Abgaspfad der Brennkraftmaschine vorgesehen, erfolgt die Erhöhung der Verdichterdrehzahl mittels des elektrischen Antriebs bevorzugt zusätzlich zu einem Antrieb der Turbine durch einen Abgasstrom in dem Abgaspfad während der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine. Im Normalbetriebsmodus der Brennkraftmaschine wird dann der Verdichter bevorzugt ausschließlich über die durch den Abgasstrom angetriebene Turbine angetrieben, wobei der elektrische Antrieb bevorzugt inaktiv ist.
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Unter einem Normalbetriebsmodus wird besonders bevorzugt ein Normal- oder Dauerbetrieb in einem stationären Betriebszustand verstanden. Es ist möglich, dass die Anhebung des Ladedrucks außer bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine und jenseits des vorzugsweise stationären Normalbetriebs auch in transienten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei plötzlichen Lastsprüngen zu höherer Last, durchgeführt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Druckgas durch einen Kompressor bereitgestellt wird. Insbesondere bei einer Verwendung der Brennkraftmaschine als Notstromaggregat kann der Kompressor dabei batterie- oder akkumulatorgetrieben sein. Mithilfe eines Kompressors kann zielgenau und insbesondere ohne vorbereitende Maßnahmen kostengünstig Druckgas bereitgestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Druckgas durch ein Druckgasreservoir bereitgestellt wird. Dass Druckgasreservoir kann gemäß einem Ausführungsbeispiel als Druckgas-Kessel ausgebildet sein, der vorzugsweise vorab, das heißt vor der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, unter Druck gesetzt und gehalten wird, sodass der Druckgas-Druck bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung steht. Der Druckgas-Kessel dient insoweit als Energiespeicher zur Bereitstellung von zusätzlicher Energie zum Inbetriebnehmen der Brennkraftmaschine. Das Druckgasreservoir kann alternativ oder zusätzlich auch als Druckgasflasche ausgebildet sein. Dies stellt eine besonders günstige und einfach bereitzustellende Ausgestaltung eines Druckgasreservoirs dar. Dabei kann es sich beispielsweise um eine herkömmliche Druckgasflasche mit Druckluft, Stickstoff, Argon, Kohlendioxid oder einem anderen geeigneten Gas handeln.
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Das Druckgasreservoir ist vorzugsweise über eine schaltbare Ventileinrichtung mit der Turbine strömungstechnisch verbunden, sodass die Turbine durch Schalten der Ventileinrichtung wahlweise mit Druckgas beaufschlagt werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Druckgas durch eine Druckgasleitung bereitgestellt wird. Diese Druckgasleitung kann beispielsweise mit einem zu der Brennkraftmaschine externen Druckgasversorgungsnetzwerk oder einem Druckgasreservoir strömungstechnisch verbunden sein. Auf diese Weise kann insbesondere eine gegebenenfalls ohnehin vorhandene Druckgas-Infrastruktur auch zur Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine mitgenutzt werden. In der Druckgasleitung ist vorzugweise eine schaltbare Ventileinrichtung vorgesehen, durch welche die Turbine wahlweise mit Druckgas aus der Druckgasleitung beaufschlagt werden kann. Dabei mündet die Druckgasleitung bevorzugt insbesondere stromaufwärts der Turbine in den Abgaspfad der Brennkraftmaschine.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens eine quantitätsgeregelte Brennkraftmaschine verwendet wird. Eine solche quantitätsgeregelte Brennkraftmaschine zeichnet sich insbesondere durch eine äußere Gemischbildung außerhalb eines Brennraums aus, wobei dem Brennraum über den Ladepfad ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zugeführt wird. Dies stellt eine ebenso einfache wie kostengünstige Ausgestaltung einer Brennkraftmaschine dar. Die Quantitätsregelung erfolgt bevorzugt durch Stellen einer Drosseleinrichtung im Ladepfad der Brennkraftmaschine. Der Ladedruck ist bevorzugt ein Druck des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs in dem Ladepfad, insbesondere stromaufwärts der Drosseleinrichtung.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine als Gasmotor zum Betrieb mit einem Brenngas als Brennstoff, insbesondere als Otto-Gasmotor ausgebildet ist. Bei quantitätsgeregelten Brennkraftmaschinen und insbesondere bei Gasmotoren, insbesondere bei Otto-Gasmotoren, verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits beschriebenen Vorteile des Verfahrens. Darüber hinaus haben Gasmotoren den Vorteil, geringste Emissionsniveaus selbst ohne Abgasnachbehandlung darstellen zu können.
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Unter einem Brenngas wird insbesondere ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden, wobei das brennbare Stoffgemisch wenigstens einen brennbaren Stoff aufweist, und wobei der brennbare Stoff oder das brennbare Stoffgemisch unter Normalbedingungen, das heißt insbesondere bei 1013 mbar und 25°C, gasförmig vorliegt. Bei dem Brenngas kann es sich insbesondere um ein Brenngas handeln, was wenigstens einen Stoff aufweist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methan, Propan und Butan. Insbesondere kann es sich bei dem Brenngas um Erdgas handeln, beispielsweise um komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas - CNG) oder verflüssigtes Erdgas (Liquefied Natural Gas - LNG). Es sind aber auch andere Gase möglich, wie beispielsweise Biogas, Produktgase aus der Chemischen Industrie, Kokereigas, Schwachgas, Sondergas, Rohstoffbegleitgas, insbesondere Erdölbegleitgas, Deponiegas und dergleichen mehr.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine als Notstromaggregat betrieben wird. Wie bereits ausgeführt, verwirklichen sich bei dieser Anwendung in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Drehzahl eine Synchrondrehzahl zur Synchronisierung eines mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundenen Generators mit einem Stromnetz ist. Wie ebenfalls bereits ausgeführt, ist die vorbestimmte Drehzahl besonders bevorzugt eine Untergrenze eines Synchron-Drehzahlfensters zur zulässigen elektrischen Verbindung eines mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundenen Generators mit einem Stromnetz.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ladedruck über eine Drossel-Funktionsstellung einer Drosseleinrichtung im Ladepfad geregelt wird. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn ein beispielsweise aus Bauteilschutzgründen für die Brennkraftmaschine oder zur Vermeidung eines Verdichterpumpens vorgesehener Ladedruck-Maximalwert bereits erreicht ist, bevor die Last aufgeschaltet wird. In diesem Fall bedarf es einer Begrenzung des Ladedrucks in dem Ladepfad auf den Ladedruck-Maximalwert. Diese Begrenzung kann in geeigneter Weise über die vorzugsweise ohnehin vorgesehene Drosseleinrichtung erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich wird der Ladedruck über eine Umgehungs-Funktionsstellung einer Stelleinrichtung in einem Verdichterumgehungspfad geregelt. Der Verdichterumgehungspfad zweigt dabei bevorzugt stromabwärts des Verdichters aus dem Ladepfad ab und mündet stromaufwärts des Verdichters wieder in den Ladepfad ein, sodass der Verdichter über den Verdichterumgehungspfad umblasen werden kann. In dem Verdichterumgehungspfad ist eine Stelleinrichtung angeordnet, mittels derer ein Strömungsquerschnitt des Verdichterumgehungspfads vorzugsweise von einer vollständigen Sperrung des Verdichterumgehungspfads bis zu einer maximalen Freigabe desselben variierbar ist. Durch entsprechende Ansteuerung der Stelleinrichtung, insbesondere durch Wahl von deren Umgehungs-Funktionsstellung, das heißt dem momentanen Strömungsquerschnitt des Verdichterumgehungspfads, der durch die Umgehungs-Funktionsstellung der Stelleinrichtung definiert wird, kann der Ladedruck stromabwärts des Verdichters eingestellt, vorzugsweise geregelt werden. Der Verdichter kann also wahlweise und bedarfsabhängig umblasen werden, insbesondere um einen zu hohen Ladedruck und/oder ein Verdichterpumpen zu vermeiden. Wie bereits ausgeführt erfolgt dies bevorzugt, wenn der Ladedruck-Maximalwert bereits erreicht ist, jedoch die vorbestimmte Drehzahl noch nicht erreicht ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ladedruck nach Aufschalten der Last weiter angehoben wird, bis eine vorbestimmte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine erreicht ist. Bei der vorbestimmten Leistungsabgabe handelt es sich bevorzugt um eine vorbestimmte Laststufe und/oder einen vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Dies kann beispielsweise ein spezifizierter, stationärer Normalbetriebszustand, insbesondere bei Nennlast, sein. Durch das weitere Anheben des Ladedrucks auch nach dem Aufschalten der Last hinaus kann besonders schnell eine über das bestimmte Lastniveau hinausgehende Leistungsabgabe erreicht werden, sodass schnell die volle Leistung der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann. Dies ermöglicht es insbesondere bei einem Einsatz der Brennkraftmaschine im Notstrombetrieb, rasch unterbrechnungsfreie Stromversorgungen, die zur Überbrückung insbesondere der Hochlaufzeit der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, abschalten und damit schonen zu können.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum sowie einen Ladepfad aufweist, der eingerichtet ist zur Zuführung von Verbrennungsluft und/oder einem Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in den wenigstens einen Brennraum. Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine Ladedruckanhebeeinrichtung auf, die eingerichtet, um in einem Startbetriebsmodus einen Ladedruck in dem Ladepfad der Brennkraftmaschine über einen Ladedruckwert hinaus anzuheben, der einem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine in einem Normalbetriebsmodus zugeordnet ist. Weiter weist die Brennkraftmaschine eine Steuereinrichtung auf, die mit der Ladedruckanhebeeinrichtung wirkverbunden und eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Inbetriebnehmen der Brennkraftmaschine oder ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um durch Ansteuerung der Ladedruckanhebeeinrichtung den Ladedruck in einem Startbetriebsmodus beim Hochfahren der Brennkraftmaschine aus einem Ruhezustand auf eine vorbestimmte Drehzahl über den dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Normalbetriebsmodus entsprechenden Ladedruckwert hinaus anzuheben. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Erfindungsgemäß weist die Brennkraftmaschine in dem Ladepfad einen Verdichter auf. Die Ladedruckanhebeeinrichtung ist eingerichtet, um in dem Startbetriebsmodus den Verdichter über eine dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine in dem Normalbetriebsmodus zugeordnete Verdichterdrehzahl hinaus anzutreiben.
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Erfindungsgemäß ist die Ladedruckanhebeeinrichtung eingerichtet, um die mit dem Verdichter antriebswirkverbundene Turbine mit einem Druckgas zu beaufschlagen. Dabei ist es möglich, dass die Ladedruckanhebeeinrichtung einen Kompressor, ein Druckgasreservoir, und/oder eine Druckgasleitung aufweist.
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Die Turbine, die mit dem Verdichter antriebswirkverbunden ist, ist bevorzugt in einem Abgaspfad der Brennkraftmaschine angeordnet. Insoweit sind der Verdichter und die Turbine besonders bevorzugt als Teil eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine ausgebildet.
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Die Ladedruckanhebeeinrichtung weist bevorzugt zusätzlich einen elektrischen Antrieb auf, insbesondere einen Elektromotor. Der elektrische Antrieb kann dabei entweder unmittelbar an dem Verdichter oder an einer mit dem Verdichter antriebswirkverbundenen Turbine angreifen, insbesondere an einer Verdichterwelle und/oder einer Turbinenwelle.
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Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine eine mehrstufige Aufladung und/oder eine Registeraufladung aufweist, sodass sie eine Mehrzahl von Verdichtern und insbesondere eine Mehrzahl von Abgasturboladern aufweist. Die Ladedruckanhebeeinrichtung kann dabei mit genau einem Verdichter der Brennkraftmaschine oder mit einer Mehrzahl von Verdichtern der Brennkraftmaschine zusammenwirken.
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Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als quantitätsgeregelte Brennkraftmaschine, insbesondere als Gasmotor, besonders bevorzugt als Otto-Gasmotor ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine in dem Ladepfad eine Drosseleinrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung mit der Drosseleinrichtung wirkverbunden ist, um die Drosseleinrichtung anzusteuern.
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Bevorzugt weist die Brennkraftmaschine einen Verdichterumgehungspfad auf, der stromabwärts des Verdichters aus dem Ladepfad ausmündet und stromaufwärts des Verdichters wieder in dem Ladepfad einmündet. Vorzugsweise ist in dem Verdichterumgehungspfad eine Stelleinrichtung angeordnet, die mit der Steuereinrichtung wirkverbunden ist, sodass die Stelleinrichtung durch die Steuereinrichtung ansteuerbar ist.
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Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
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Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben werden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine beschrieben werden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines nicht zur Erfindung gehörenden Beispiels einer Brennkraftmaschine;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine, und
- 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Inbetriebnehmen der Brennkraftmaschine in Form eines Flussdiagramms.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines nicht zur Erfindung gehörenden Beispiels einer Brennkraftmaschine 1, die wenigstens einen Brennraum 3, hier sechs Brennräume 3, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur einer mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist, aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 kann alternativ auch nur einen Brennraum 3, oder vier, acht, zwölf, vierzehn, sechzehn, achtzehn oder zwanzig Brennräume 3 aufweisen. Auch andere und insbesondere größere Anzahlen von Brennräumen 3 sind möglich. Die hier dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist als Otto-Motor ausgebildet. Insoweit ist jedem Brennraum 3 eine Zündeinrichtung 5 zugeordnet, die eingerichtet ist zur Entflammung eines in dem jeweiligen Brennraum 3 angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs. Die Zündeinrichtung 5 kann beispielsweise als elektrische Funkenzündkerze, als Laserzündkerze, als Koronazündkerze oder in geeigneter anderer Weise eingerichtet und ausgebildet sein. Die Zündeinrichtung 5 kann insbesondere auch als Zündstrahl-Zündeinrichtung ausgebildet sein, insbesondere als Zündstrahl-Injektor zur Eindüsung eines Zündöls in den jeweiligen Brennraum 3.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Ladepfad 7 auf, der eingerichtet und ausgebildet ist, um dem wenigstens einen Brennraum 3 Verbrennungsluft oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zuzuführen. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist die Brennkraftmaschine 1 als quantitätsgeregelte Brennkraftmaschine und insbesondere als Gasmotor mit äußerer Gemischbildung ausgebildet, sodass den Brennräumen 3 entlang des Ladepfads 7 ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zugeführt wird. Zur Bereitstellung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs weist die Brennkraftmaschine 1 in dem Ladepfad 7 eine Mischeinrichtung 9 auf, durch welche in für sich genommen bekannter Weise Verbrennungsluft 11 mit einem Brenngas 13 vermischt werden kann, sodass stromabwärts der Mischeinrichtung 9 ein Verbrennungsluft-Brenngas-Gemisch in dem Ladepfad 7 strömt. Die Mischeinrichtung 9 ist hier stromaufwärts eines Verdichters 15 in dem Ladepfad 7 angeordnet, sodass die Brennkraftmaschine 1 als gemischaufgeladene Brennkraftmaschine ausgebildet ist, in der den Brennräumen 3 ein verdichtetes Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zugeführt wird.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Ladedruckanhebeeinrichtung 17 auf, die eingerichtet ist, um einen Ladedruck in dem Ladepfad 7 in einem Startbetriebsmodus über einen Ladedruckwert hinaus anzuheben, der in einem Normalbetriebsmodus einem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 entspricht. Die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 ist dabei hier insbesondere eingerichtet, um den Verdichter 15 über eine dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechende Verdichterdrehzahl hinaus anzutreiben.
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Bei dem Beispiel gemäß 1 weist die Ladedruckanhebeeinrichtung hierzu einen elektrischen Antrieb 19, insbesondere einen Elektromotor auf, der mit dem Verdichter 15 antriebswirkverbunden ist.
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Bei dem hier dargestellten Beispiel ist der Verdichter 15 Teil eines Abgasturboladers 21, wobei der Abgasturbolader 21 außer dem Verdichter 15 noch eine in einem Abgaspfad 23 der Brennkraftmaschine 1 angeordnete Turbine 25 aufweist, wobei die Turbine 25 mit dem Verdichter 15 antriebswirkverbunden ist.
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Der elektrische Antrieb 19 greift hier an der Turbine 25 an, ist also insbesondere mit der Turbine 25 antriebswirkverbunden und somit insbesondere eingerichtet, um eine Drehzahl der Turbine 25 zu erhöhen, wobei zugleich die Verdichterdrehzahl des Verdichters 15 erhöht wird.
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Einerseits zur Quantitätsregelung der Brennkraftmaschine 1 und andererseits zur Regelung des Ladedrucks in dem Ladepfad 7 weist die Brennkraftmaschine 1 in dem Ladepfad 7 eine Drosseleinrichtung 27 auf, durch welche in Abhängigkeit von einer Drossel-Funktionsstellung der Drosseleinrichtung 27 ein Strömungsquerschnitt des Ladepfads 7 veränderbar ist. Der Ladedruck in dem Ladepfad 7 kann dabei insbesondere durch Variation der Drossel-Funktionsstellung der Drosseleinrichtung 27 geregelt werden. Die Drosseleinrichtung 27 ist bevorzugt als Drosselklappe ausgebildet.
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Bei dem hier dargestellten Beispiel weist die Brennkraftmaschine 1 zusätzlich einen Verdichterumgehungspfad 29 auf, der stromabwärts des Verdichters 15 aus dem Ladepfad 7 aus- und stromaufwärts des Verdichters 15 wieder in den Ladepfad 7 einmündet, sodass der Verdichter 15 über den Verdichterumgehungspfad 29 umblasen werden kann. In dem Verdichterumgehungspfad 29 ist hier eine Stelleinrichtung 31 angeordnet, wobei abhängig von einer Umgehungs-Funktionsstellung der Stelleinrichtung 31 ein Strömungsquerschnitt des Verdichterumgehungspfads 29 veränderbar ist. Der Ladedruck in dem Ladepfad 7 wird bevorzugt zusätzlich oder alternativ zu der Regelung über die Drosseleinrichtung 27 durch Ansteuerung und insbesondere Veränderung der Umgehungs-Funktionsstellung der Stelleinrichtung 31 in dem Verdichterumgehungspfad 29 geregelt.
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In dem Ladepfad 7 ist außerdem stromabwärts des Verdichters 15 noch eine Ladeluft-Kühleinrichtung 33 zur Kühlung der durch die Verdichtung in dem Verdichter 15 erwärmten Ladeluft, hier konkret des Verbrennungsluft-Brenngas-Gemischs, angeordnet. Der Verdichterumgehungspfad 29 zweigt dabei aus dem Ladepfad 7 stromabwärts der Ladeluft-Kühleinrichtung 33 ab.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Steuereinrichtung 35 auf, die insbesondere mit der Ladedruckanhebeeinrichtung 17, hier mit dem elektrischen Antrieb 19, wirkverbunden ist, um die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 zur Anhebung des Ladedrucks anzusteuern. Die Steuereinrichtung 35 ist bevorzugt auch mit der Drosseleinrichtung 27 und/oder der Stelleinrichtung 31 zu deren Ansteuerung wirkverbunden, was hier der besseren Übersichtlich wegen nicht ausdrücklich dargestellt ist.
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Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung 35 spezifisch eingerichtet ist zur Ansteuerung der Ladedruckanhebeeinrichtung 19 und/oder der Drosseleinrichtung 27 und/oder der Stelleinrichtung 31. Besonders bevorzugt ist aber die Steuereinrichtung 35 insgesamt eingerichtet zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine 1, wobei sie besonders bevorzugt als Motorsteuergerät, insbesondere als Engine Control Unit (ECU), ausgebildet ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 eingerichtet, um die Turbine 25 mit Druckgas zu beaufschlagen. Die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 weist hierzu eine Druckeinrichtung 37 auf, die insbesondere als Kompressor 37A, als Druckgasreservoir 37B und/oder als Druckgasleitung 37C ausgebildet sein kann. Die Druckeinrichtung 37 ist hier mit einer schaltbaren Ventileinrichtung 39 strömungstechnisch verbunden, wobei die Ventileinrichtung 39 stromaufwärts der Turbine 25 in den Abgaspfad 23 einmündet. Über die schaltbare Ventileinrichtung 39 ist dem Abgaspfad 23 wahlweise ein unter Druck stehendes Druckgas zuführbar, sodass die Turbine 25 dann mit dem Druckgas beaufschlagt und durch das Druckgas zu einer erhöhten Drehzahl angetrieben wird.
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Die Steuereinrichtung 35 ist in diesem Fall insbesondere mit der schaltbaren Ventileinrichtung 39 wirkverbunden, um diese wahlweise zu schalten. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 35 mit der insbesondere als Kompressor 37A ausgebildeten Druckeinrichtung 37 wirkverbunden ist.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als Notstromaggregat ausgebildet und insofern insbesondere mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Leistung antriebswirkverbunden.
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Im Rahmen eines Verfahrens zum Inbetriebnehmen der Brennkraftmaschine 1 ist vorgesehen, dass diese - insbesondere auf ein Startsignal hin - aus einem Ruhezustand lastfrei auf eine vorbestimmte Drehzahl gebracht wird, wobei der Ladedruck in dem Ladepfad 7 über einen dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 entsprechenden Ladedruckwert hinaus angehoben wird, und wobei der Brennkraftmaschine 1 eine Last aufgeschaltet wird, wenn und insbesondere sobald diese die vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.
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Die vorbestimmte Drehzahl ist bevorzugt eine Synchrondrehzahl eines mit der Brennkraftmaschine 1 antriebswirkverbundenen Generators in Bezug auf ein mit dem Generator elektrisch verbindbares Stromnetz, oder die vorbestimmte Drehzahl ist eine Untergrenze eines Synchrondrehzahlfensters zur zulässigen elektrischen Verbindung des Generators mit dem Stromnetz.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Inbetriebnehmen der Brennkraftmaschine 1.
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Dabei erhält die Brennkraftmaschine 1 in einem ersten Schritt S1 ein Startsignal, woraufhin die Brennkraftmaschine 1 insbesondere aus einem abgeschalteten Ruhezustand heraus gestartet wird. Das Startsignal kann insbesondere bei einem Stromausfall ausgegeben werden, wenn die Brennkraftmaschine 1 als Notstromaggregat eingerichtet ist. Auf das Startsignal hin wird bevorzugt die Drosseleinrichtung 27 vollständig geöffnet, und die Stelleinrichtung 31 in dem Verdichterumgehungspfad 29 wird vollständig geschlossen, sodass ohne unnötige Strömungsverluste ein Ladedruck in dem Ladepfad 7 stromaufwärts der Brennräume 3 aufgebaut werden kann.
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In einem zweiten Schritt S2 wird - in einem Startbetriebsmodus - mittels der Ladedruckanhebeeinrichtung 17 der Ladedruck in dem Ladepfad 7 angehoben, nämlich über einen Ladedruckwert hinaus, der ansonsten - ohne die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 - sich insbesondere nur aufgrund der Abgasströmung in dem Abgaspfad 24 und der daraus resultierenden Verdichterdrehzahl 15 einstellen würde. Der Verdichter 15 wird also insbesondere mittels der Ladedruckanhebeeinrichtung 17 über diese sich ansonsten einstellende Verdichterdrehzahl hinaus angetrieben, um den Ladedruck anzuheben. Zugleich wird in dem zweiten Schritt S2 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ausgehend von dem Ruhezustand auf eine vorbestimmte Drehzahl, insbesondere eine Synchrondrehzahl oder eine untere Grenze eines Synchron-Drehzahlfensters, lastfrei hochgefahren.
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In einem dritten Schritt S3 wird geprüft, ob ein maximal zulässiger Ladedruck-Maximalwert in dem Ladepfad 7, insbesondere unmittelbar stromaufwärts der Brennräume 3, erreicht ist. Der Ladedruck-Maximalwert ergibt sich dabei einerseits aus einer maximal zulässigen Druckbelastung der Bauteile der Brennkraftmaschine 1, die mit dem Ladedruck beaufschlagt werden, und andererseits aus der Forderung, dass im Bereich des Verdichters 15 kein Verdichterpumpen, insbesondere also kein Rückströmen von Gas über den Verdichter 15 entgegen von dessen Förderrichtung auftreten darf.
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Ist der Ladedruck-Maximalwert noch nicht erreicht, wird das Verfahren in einem vierten Schritt S4 fortgesetzt. In dem vierten Schritt S4 wird geprüft, ob bereits die vorbestimmte Drehzahl erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wird das Hochfahren der Brennkraftmaschine 1 fortgesetzt und zugleich auch der Ladedruck weiter erhöht, wobei das Verfahren in dem dritten Schritt S3 fortgesetzt wird. Dies erfolgt solange, bis entweder in dem dritten Schritt S3 festgestellt wird, dass der Ladedruck-Maximalwert erreicht ist, oder in dem vierten Schritt S4 festgestellt wird, dass die vorbestimmte Drehzahl erreicht ist.
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Wird in dem vierten Schritt S4 festgestellt, dass die vorbestimmte Drehzahl erreicht wird, erfolgt in einem fünften Schritt S5 die Aufschaltung der Last auf die Brennkraftmaschine 1. Dies erfolgt unabhängig davon, ob der Ladedruck mittlerweile den Ladedruck-Maximalwert erreicht hat. Insbesondere dient diese Vorgehensweise einer möglichst schnellen Synchronisierung des mit der Brennkraftmaschine 1 antriebswirkverbundenen Generators mit dem Stromnetz. Angesichts der schnellen Abarbeitung des dritten Schritts S3 und des vierten Schritts S4 ist in diesem Fall typischerweise der Ladedruck-Maximalwert - wie in dem dritten Schritt S3 festgestellt - noch nicht erreicht. Daher bleibt dann im Fall der Lastaufschaltung vorzugsweise die Drosseleinrichtung 27 vollständig geöffnet. Zugleich bleibt in diesem Fall die Stelleinrichtung 31 vollständig geschlossen.
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Wird in dem dritten Schritt S3 festgestellt, dass der Ladedruck-Maximalwert erreicht ist, wird in einem sechsten Schritt S6 geprüft, ob die vorbestimmte Drehzahl erreicht ist. Ist dies der Fall, wird das Verfahren in dem fünften Schritt S5 fortgesetzt.
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Ist dies dagegen noch nicht der Fall, wird nun in einem siebten Schritt S7 der Ladedruck in dem Ladepfad 7 vorzugsweise auf den Ladedruck-Maximalwert oder einen Ladedruck-Sollwert, der kleiner ist als der Ladedruck-Maximalwert, geregelt, wobei hierzu die Drosseleinrichtung 27 und/oder die Stelleinrichtung 31 angesteuert wird/werden, wobei insbesondere die Drosseleinrichtung 27 aus der vollständig geöffneten Stellung in Richtung einer geschlossenen Stellung verändert wird, wobei die Stelleinrichtung 31 ausgehend von dem vollständig geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand verändert wird.
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Ausgehend von dem siebten Schritt S7 wird das Verfahren in dem sechsten Schritt S6 fortgesetzt. Dies erfolgt solange, bis die vorbestimmte Drehzahl erreicht ist und die Last in dem fünften Schritt S5 auf die Brennkraftmaschine 1 aufgeschaltet wird.
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In einem achten Schritt S8 wird geprüft, ob über die aufgeschaltete Last hinaus eine weitere Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 1 gewünscht ist. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren in einem neunten Schritt S9 fortgesetzt, in dem die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 deaktiviert oder abgeschaltet wird.
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In einem zehnten Schritt S10 wird dann ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 - insbesondere stationär - in einem Normalbetriebsmodus eingeregelt. Dabei wird der Ladedruck entsprechend dem momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine - ohne darüber hinausgehende Anhebung - eingeregelt.
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Wird in dem achten Schritt S8 dagegen festgestellt, dass eine weitere Leistungssteigerung für die Brennkraftmaschine 1 gewünscht wird, wird in einem elften Schritt S11 die Ladedruckanhebeeinrichtung 17 weiter zur Anhebung des Ladedrucks angesteuert, wobei das Verfahren anschließend in dem achten Schritt S8 fortgesetzt wird. Dies erfolgt solange, bis keine weitere Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 1 mehr gewünscht ist. Die fortgesetzte Anhebung des Ladedrucks in dem elften Schritt S11 - insbesondere in dem fortgesetzten Startbetriebsmodus - ermöglicht es, die Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 1 sehr dynamisch und schnell durchzuführen.
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Insgesamt kann mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der Brennkraftmaschine 1 eine signifikante Leistungssteigerung beim Inbetriebnehmen einer insbesondere als Notstromaggregat betriebenen Brennkraftmaschine 1, insbesondere mit höherem Lastsprung, erreicht werden.
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Dabei ergibt sich eine spezifische Kostenreduktion in Hinblick auf die Bereitstellung der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise einer spezifizierten Notstromleistung. Weiterhin ermöglicht das Verfahren eine einfache und/oder modulare Lösung für die eingangs genannten Probleme.
