DE1501121B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung und einem Ladeluftkühlkreis mit Ladeluftkühler und wenigstens einem weiteren luftseitig nachgeschalteten Ladeluftkühler, der als Verdampfer einer Kompressionskälte- maschine arbeitet, in dem die aus dem ersten Ladeluftkühler austretende verdichtete Luft ihre Wärme an das Kältemittel abgibt.

Bei derartigen Dieselbrennkraftmaschinen, die insbesondere zum Antrieb von schweren Fahrzeugen, wie etwa Eisenbahntriebwagen, bestimmt sind, wird die Leistung der Kompressionskältemaschine in direkter Abhängigkeit von der Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine gesteuert. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß der Kompressor der Kompressionskältemaschine erst in dem Augenblick auf eine höhere Drehzahl gebracht wird, in dem auch die Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine ansteigt. Die Leistung der Kompressionskältemaschine steigt also mit Verzögerung relativ zur Drehzahlerhöhung der Dieselbrennkraftmaschine an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dieselbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung so auszubilden, daß die Kompressionskältemaschine bereits in dem Augenblick eine erhöhte Kühlleistung abgibt, in dem dies im Hinblick auf den Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine erforderlich wird. Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des von der Brennkraftmaschine mittelbar angetriebenen Kornpressors der Kältemaschine zusammen mit der Regelung der Brennstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine in der Weise erfolgt, daß einer Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine eine Erhöhung der Kompressordrehzahl entspricht. Die Regelung der Kompressionskältemaschine erfolgt also unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Damit besteht die Möglichkeit, die Drehzahl des Kompressors zu steigern, bevor sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht bzw. bevor die Brennkraftmaschine in ihrer Leistung gesteigert wird. Es steht also immer in dem Zeitpunkt, in dem es erforderlich ist, eine entsprechende Kälteleistung der Kältemaschine zur Verfügung. Auf diese Weise läßt sich die Dieselbrennkraftmaschine insbesondere hinsiehtlieh ihrer verfügbaren Leistung erheblich besser als bisher den verschiedenen Betriebserfordernissen anpassen.

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind zur Regelung des Kompressors eine direkt von der Brennkraftmaschine angetriebene Riemenscheibe sowie eine auf der Welle des Kompressors sitzende, in ihrem Durchmesser veränderbare und über die Regelung der Brennstoffeinspritzung steuerbare Riemenscheibe vorgesehen. Dies stellt eine besonders einfache und betriebssichere Vorrichtung zur Regelung und zum Antrieb des Kompressors dar.

Unter Verwendung einer hydraulischen Einrichtung ist es vorteilhaft, zur Regelung des Kompressors eine direkt von der Brennkraftmaschine angetriebene und über die Regelung der Brennstoffeinspritzung in ihrer Fördermenge steuerbare Pumpe vorzusehen, die einen auf der Welle des Kompressors sitzenden hydraulischen Motor antreibt. In ähnlicher Weise kann man vorzugsweise zur Regelung des Kompressors auch eine zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kompressor angeordnete hydraulische Kupplung verwenden, wobei die in die Kupplung eingeführte Flüssigkeitsmenge über die Regelung der Brennstoffeinspritzung steuerbar ist.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zur Regelung des Kompressors ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Gleichstromgenerator vorgesehen, der einen auf der Welle des Kompressors sitzenden, einen Erregerkreis mit einem über die Regelung der Brennstoffeinspritzung steuerbaren Widerstand aufweisenden Gleichstrommotor antreibt.

Die zur Drehzahlregelung des Kompressors der Kältemaschine verwendbaren Antriebe, wie Riementrieb mit veränderbarem Riemenscheibendurchmesser, Hydromotor, hydraulische Kupplung und regelbarer Elektromotor sind für sich bekannt.

Für die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 5 wird daher kein selbständiger Schutz begehrt. Vielmehr sollen diese nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs geschützt werden.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Strömungskreis zur Speisung eines Dieselmotors mit der den Sauerstoffträger bildenden Luft;

F i g. 2, 3, 4 und 5 sind schematische Teilansichten von vier verschiedenen Ausführungsformen eines wesentlichen Teils des in F i g. 1 dargestellten Speisekreises.

Der Speisekreis des Motors M ist in an sich bekannter Weise ausgebildet und enthält, wie in F i g. 1 dargestellt, ein Turboverdichteraggregat zur Speisung des Motors M mit Vorverdichtung unter Ausgang von Luft A₀ unter Atmosphärendruck und bei Außentemperatur, wobei dieses Aggregat durch zwei in Reihe geschaltete Verdichter 1 und 2 gebildet werden kann, welche z. B. Fliehkraftverdichter sind und auf der gleichen Welle 3 sitzen und von einer Turbine 4 angetrieben werden, z. B. einer Axialturbine, deren Triebmittel an den Auspuffgasen 5 des Motors M abgenommen wird, einen primären Austauscher 6, in welchem das warme Strömungsmittel, nämlich die verdichtete Luft ^₁ am Ausgang des Verdichters 2, Wärme an einen Strömungskreis für ein Kühlmittel 7 abgibt, welcher z. B. der Kühlkreis des Motors M oder auch ein unabhängiger Kühlkreis sein kann, und einen Sekundäraustauscher 8, in welchem das warme Strömungsmittel, nämlich die aus dem Primäraustauscher 6 austretende verdichtete IMhA₂, Wärme an ein kaltes Mittel abgibt, z.B. das Kühlmittel des Strömungskreises 9 einer mit einem Verdichter versehenen Kältemaschine 10, welche in an sich bekannter Weise einen Verdichter 12, einen Kondensator 13, ein Entspannungsventil 14 und einen den Sekundäraustauscher 8 bildenden Verdampfer 15 enthält.

Erfindungsgemäß wird nun der Verdichter 12 der Kältemaschine 10 durch eine Übertragungsvorrichtung 16 angetrieben, welche so ausgebildet ist, daß die Leistung der Kältemaschine 10 unabhängig von der Drehzahl des Motors M verändert werden kann.

Man kann dann bei einer voraussichtlichen Zunahme der Belastung des Motors M vor dem Auftreten derselben die Kältemaschine 10 so beeinflussen, daß sie mit einer gewissen Voreilung die Leistung liefert, welche in dem Augenblick erforderlich ist, in welchem der Motor M beschleunigt wird, um der vorausgesehenen Lasterhöhung zu genügen.

Das von der Kältemaschine 10 gelieferte zusatz-

liehe Kältemittel kann dann zweckmäßig in einer in F i g. 1 sichtbaren Kammer R aufgespeichert werden, welche an dem Strömungskreis 9 des Kältemittels vor dem dem den Sekundäraustauscher 8 bildenden Verdampfer 15 vorausgehenden Entspannungsventil 14 angeordnet ist.

Der Speisekreis des Motors M kann, wie in F i g. 1 dargestellt, zweckmäßig ein Verschlußorgan 11 aufweisen, welches gestattet, bei Beschleunigung des Motors einen unmittelbaren Einlaß von den Sauerstoff träger bildender Luft A₀ unter Atmosphärendruck und mit der Außentemperatur vorzunehmen, wobei dieses Verschlußorgan 11 so angeordnet ist, daß diese Zufuhr zwischen dem Primäraustauscher 6 und dem Sekundäraustauscher 8 erfolgen kann, so daß der auf diese Weise zugeführten Luft ,4 ₀ immerhin die Temperatursenkung zugute kommt, welche durch ihren Durchgang durch den Sekundäraustauscher 8 erzeugt wird.

Die Übertragungsvorrichtung 16 kann zweckmäßig, wie schematisch in F i g. 1 dargestellt, durch einen mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Regeltrieb gebildet werden, welcher weiter unten genauer erläutert ist. Die Einstellung dieses Regeltriebs wird durch das Organ gesteuert, welches die Brennstoffeinspritzung in den betreffenden Motor M regelt und im allgemeinen die Form eines handbetätigten Griffs 50 hat.

Nachstehend sind vier mögliche Ausführungsformen dieses Regeltriebs beispielshalber erläutert.

Gemäß der ersten in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen mechanischen Regeltrieb mit Keilriemen gebildet. Diese enthält eine Riemenscheibe mit verstellbarem Flansch 51, welche unmittelbar von einer Welle 52 angetrieben wird, welche drehfest mit einem sich drehenden Teil des Motors M verbunden ist, sowie eine Riemenscheibe mit verstellbarem Flansch 53, welche von dem Treibriemen 54 des Regeltriebs angetrieben wird und auf der Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 befestigt ist.

Die z. B. von der Riemenscheibe 53 getragene Regelvorrichtung dieses Regeltriebs wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert.

Gemäß der zweiten in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen hydraulischen Regeltrieb mit Pumpe und Motor gebildet. Der Regeltrieb enthält daher eine hydraulische Pumpe 55, welche unmittelbar von einer Welle 56 angetrieben wird, welche mit einem sich drehenden Teil des Motors M drehfest verbunden ist, wobei die hydraulische Pumpe mit Einrichtungen zur Regelung ihrer Förderleistung versehen ist, sowie einen hydraulischen Motor 57, welcher von der Pumpe 55 über Leitungen 58 gespeist wird und die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt.

Die Regelung der Förderleistung der hydraulischen Pumpe 55 wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert.

Bei der dritten in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch eine hydraulische Kupplung 59 gebildet, deren Eingangswelle 60 von dem Motor M z. B. über ein Übersetzungsgetriebe 61 mit Kegelrädern angetrieben wird und deren Ausgangswelle 62 unmittelbar die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche z. B. durch ein Ventil 63 gebildet werden und die hydraulische Kupplung 59 mit einer Flüssigkeitsreserve 64 verbinden, um die in die hydraulische Kupplung 59 eingeführte Flüssigkeitsmenge zu verändern, wobei das Ventil 63 durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert wird.

Bei der vierten in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform wird die Übertragungsvorrichtung 16 durch einen elektrischen Regeltrieb gebildet, welcher einen Gleichstromerzeuger 65, welcher unmittelbar von einer mit einem sich drehenden Teil des Motors M drehfest verbundenen Welle 66 angetrieben wird, sowie einen Gleichstrommotor 67 enthält, welcher von dem Stromerzeuger 65 über Verbindungen gespeist wird und die Welle des Verdichters 12 der Kältemaschine 10 antreibt, wobei der Gleichstrommotor 67 mit einem einen veränderlichen Widerstand 70 enthaltenden Erregerkreis 69 versehen ist.

Der veränderliche Widerstand 70 wird dann durch die Stellung des Handgriffs 50 gesteuert.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dieselbrennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung und einem Ladeluftkühlkreis mit Ladeluftkühler und wenigstens einem weiteren luftseitig nachgeschalteten Ladeluftkühler, der als Verdampfer einer Kompressionskältemaschine arbeitet, in dem die aus dem ersten Ladeluftkühler austretende verdichtete Luft ihre Wärme an das Kältemittel abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des von der Brennkraftmaschine (M) mittelbar angetriebenen Kompressors (12) der Kältemaschine (10) zusammen mit der Regelung der Brennstoffeinspritzung der Brennkraftmaschine in der Weise erfolgt, daß einer Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine eine Erhöhung der Kompressordrehzahl entspricht.

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Kompressors (12) eine direkt von der Brennkraftmaschine (M) angetriebene Riemenscheibe (51) sowie eine auf der Welle des Kompressors sitzende, in ihrem Durchmesser veränderbare und über die Regelung (50) der Brennstoffeinspritzung steuerbare Riemenscheibe (51) vorgesehen sind.

3. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Kompressors (12) eine direkt von der Brennkraftmaschine (M) angetriebene und über die Regelung (50) der Brennstoffeinspritzung in ihrer Fördermenge steuerbare Pumpe (55) vorgesehen ist, die einen auf der Welle des Kompressors sitzenden hydraulischen Motor (57) antreibt.

4. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Kompressors (12) eine zwischen der Brennkraftmaschine (M) und dem Kompressor angeordnete hydraulische Kupplung (53) vorgesehen ist und daß die in die Kupplung eingeführte Flüssigkeitsmenge über die Regelung (50) der Brennstoffeinspritzung steuerbar ist.

5. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Kompressors (12) ein direkt von der Brennkraftmaschine (M) angetriebener Gleichstromgenerator

(65) vorgesehen ist, der einen auf der Welle des Kompressors sitzenden, einen Erregerkreis (69) mit einem über die Regelung (50) der Brennstoffeinspritzung steuerbaren Widerstand (70) aufweisenden Gleichstrommotor (67) antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen