DE19812796C2 - Verfahren zur Brenngasdruckerhöhung und Kompressoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brenngasdruckerhöhung aus einem Niederdruckgasversorgungssystem für aufgeladene Ultra- Magergemisch Gasmotoren (Lean burn Gasmotore) und eine Kompressoranlage zur Druckerhöhung der Brenngase zum Betrieb derselben.

Die Erfindung wird angewandt, wenn der Gasdruck aus Nieder­ druckgasversorgungssystemen zur Aufbereitung des Gas-Luft- Gemisches zur Versorgung des Vorkammergassystems von Magergemischgasmotoren nicht stabil ist oder wenn kein Hochdruckgasversorgungssystem vorhanden ist.

Bekannt ist die Verwendung elektrisch angetriebener Verdichter, vorzugsweise Kolben- und Membranverdichter, die aus vorhandenen Niederdruckgasversorgungssystemen einen Hochdruckgasvolumenstrom erzeugen. Das verdichtete Gas wird in Druckspeichern gepuffert und über geeignete Regeleinrichtungen an die Vorkammer des Gasmotors abgegeben. Die Überwachungs- und Regeleinrichtung zur Steuerung des Verdichters ist dabei Bestandteil der Gasversorgungsanlage.

Nachteilig ist daran, daß solche Kompressoranlagen insgesamt technisch aufwendig sind, zusätzliche Hilfsenergie erfordern und daß dafür weitere zusätzliche Sicherheitseinrichtungen zur Druckbegrenzung und für den Explosionsschutz notwendig sind.

Bekannt ist weiterhin ein am Gasmotor angeordneter und direkt vom Gasmotor mechanisch angetriebener Kompressor, der den Gasmotor drehzahlproportional mit Brenngas versorgt (JP 03275968 AA). Nachteilig ist daran, daß weitere Maßnahmen zur Druckbegrenzung und zur Steuerung und Regelung in der Startphase des Gasmotors erforderlich sind, die den technischen Aufwand dafür weiter erheblich erhöhen. Nachteilig sind auch die verschleißfördernden Randbedingungen, wie Schwingungseinwirkungen und Wärmeeinwirkungen des Gasmotors auf eine solche Kompressoranlage.

Problem der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Erhöhung des Gasdruckes von Brenngas für die Vorkammer eines aufgeladenen Ultra-Magergemisch-Gasmotors aus einem Niederdruckgasversorgungssystem zu schaffen, wobei die Einrichtung zur Erhöhung des Gasdrucks sowohl integrierter Bestandteil eines aufgeladenen Gasmotors sein kann oder als neben dem Gasmotor zu installierende Baugruppe ausgebildet sein kann. Die Einrichtung soll explosionssicher und ohne besondere weitere Sicherheits- und Regeleinrichtungen, insbesondere solche, gegen unzulässig hohe Gasdrücke realisierbar sein.

Erfindungsgemäß wird das Problem, wie mit den Ansprüchen angegeben, gelöst.

Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin,

• - daß mit geringem technischem Aufwand, allein aus den relativ geringen Arbeitsdrücken des Abgasturboladers, mittels des Stufen­ kolbenkompressors ein Gashochdruck des Brenngases für den Betrieb eines Ultra-Magergemisch-Gasmotors (Lean burn Gasmotor) realisiert wird und
• - daß das Verfahren systembedingt selbstregelnd ist und von dem Stufenkolbenkompressor nur bei Bedarf Energie zum Eigenbetrieb aufgenommen wird und
• - daß unter allen Betriebszuständen des Gasmotors, wie Startphase, Leerlauf, Teillast- und Vollastbetrieb durch das Puffersystem ein zuverlässiger und sicherer Betrieb des Gasmotors gewährleistet ist und
• - daß im Bedarfsfalle unter besonders unter besonders ungünstigen Bedingungen, wie z. B. bei der Erstinbetriebnahme, ein externes Druckluftsystem, wie z. B. das Anlaßdruckluftsystem des Gasmotors, in das erfindungsgemäße Verfahren zuschaltbar ist.

Vorteilhaft ist es auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren für alle gasmotorisch relevanten Brenngase geeignet ist und daß der Stufenkolbenkompressor sowie dessen Steuereinrichtung und auch die Puffereinrichtung sowohl direkt am Gasmotor oder separat von diesem installiert sein kann.

Claims (2)

1. Verfahren zur Druckerhöhung von Brenngasen aus Nieder­ druckgasversorgungssystemen für aufgeladene Ultra- Magergemisch-Gasmotoren mittels einer Kompressoranlage dadurch gekennzeichnet, daß ein Stufenkolbenkompressor (20) mit einem Antriebszylinder (2) und einem Antriebskolben (1) zum Antrieb desselben sowie einen Hochdruckzylinder mit Hochdruck­ kolben (3) zur Verdichtung von Brenngas aus einem Niederdruck­ gasversorgungssystem (21) über Druckleitungen (17, 18,), Steulei­ tungen (19) und eine Steuereinrichtung (16) vom Gemischauf­ ladedruck und vom Gemischansaugdruck eines am Ultra-Mager­ gemisch-Gasmotor (9) befindlichen Abgasturboladers (10) bzw. von der Druckdifferenz daraus angetrieben wird, wobei zur Pufferung bzw. zur Speicherung von komprimiertem Brenngas ein Gashochdruckspufferpeicher (4) nachgeschaltet ist und zur Beaufschlagung des Antriebszylinders (2) des Stufenkolben­ kompressors (20) dieser auch mit einem externen Druckluft­ speicher (14) oder einem externen Druckluftkompressor (15) über die Steuereinrichtung (16) und einer Druckleitung zusammen­ schaltbar ist.

2. Kompressoranlage zur Druckerhöhung von Brenngasen aus Niederdruckgasversorgungssystemen für aufgeladene Ultra- Magergemisch-Gasmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Abgasturboladerge­ mischansaugseite des Abgasturboladers (10) an der Gemisch­ ansaugleitung (11) und an der Gemischaufladedruckseite des Abgasturboladers (10) am Ultra-Magergemisch-Gasmotor (9) je eine Druckleitung (12) für Unterdruck und eine Druckleitung (13) für Überdruck in Parallelschaltung zum Gemischaufladestrom abgezweigt sind, wobei die Druckleitungen (12, 13) über eine Steuereinrichtung (16) und über die Druckleitungen (17, 18,) und die Steuerleitungen (19) mit der einen und mit der anderen Antriebszylinderseite des Stufenkolbenkompressors (20) steuerbar verbunden sind und/oder daß der Antriebszylinder (2) über die Steuereinrichtung (16) mit einem externen Druckluftspeicher (14) oder einem externen Druckluftkompressor (15) zuschaltbar verbunden sind.