DE2303516A1

DE2303516A1 - Luftverdichtende brennkraftmaschine mit zeitweise fremdangetriebenem abgasturbolader

Info

Publication number: DE2303516A1
Application number: DE2303516A
Authority: DE
Inventors: Georg Bonifer
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1973-01-25
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1974-08-01
Also published as: BE808427R

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit zeitweise fremdangetriebenem Abgasturbolader.

In dem Bestreben, kompaktbauende Brennkraftmaschinen hoher Leistung zu verwirklichen, ist man bemüht, die Brennkraftmaschinen hoch aufzuladen. Begrenzt ist man hierbei insbesondere durch die thermische Belastbarkeit der Bauteile und den maximal zulässigen Verbrennungsdruck. Diese Schwierigkeiten treten besonders bei luftverdichtenden Brennkraftmaschinen auf, bei denen zur Sicherstellung der Selbstzündung beim Start ein hohes Verdichtungsverhältnis gewählt
wird, da zu dieser Zeit der Abgasturbolader noch keine Leistung abgibt und die Brennkraftmaschine ohne Aufladung arbeitet. Der Start ist besonders schwierig bei niedrigen Ansaugtemperaturen und bei Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung.

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Es ist bekannt (DT-OS 1 960 544), zum Start einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader dem Ansaugsystem Druckluft zuzuführen, die einen Druckluftspeicher über ein Druckminderventil entnommen wird. Wenn das Druckminderventil durch Defekt versagt, besteht die Gefahr, daß der Ansaugdruck weit über die zulässigen Grenzen steigt und die Brennkraftmaschine zerstört wird· Ferner kühlt sich die aus dem Druckspeicher ausströmende Luft durch die Entspannung ab, wodurch die Startbedingungen infolge der herabgesetzten Temperatur der Ansaugluft verschlechtert werden.

Da bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader im Falle des Lastwechsels der Abgasturbolader mit Verzögerung sich auf den neuen Betriebspunkt einstellt, hat man vorgeschlagen (DT-PS 490 850), die bei einer Belastungszunahme der Brennkraftnaschine erforderliche Leistungserhöhung des Laders durch einen besonderen Antrieb zu bewirken, der den Abgasturbolader zeitweise antreibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brennkraftmaschinen mit einem hohen Äufladegrad zu verwirklichen, die auch bei niedrigen Außentemperaturen gestartet werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das ¥erdicl:tungsverhältnis so niedrig gewählt ist, daß im Saug-

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betrieb die Startbedingungen der Brennkraftmaschine nicht mit ausreichender Sicherheit erreicht werden, und daß die Abgasturbine des Turboladers während des Startes in Abhängigkeit einer charakteristischen Betriebsgröße in dem Maße fremdangetrieben wird, daß mindestens die Startbedingungen erreicht werden.

Durch die Wahl eines niedrigen Verdichtungsverhältnisses ist es einerseits möglich, den Aufladegrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen, ohne die zulässigen Temperatur- und Druckgrenzen zu überschreiten, und andererseits erzielt man durch den Fremdantrieb der Abgasturbine des Turboladers die Startbedingungen selbst bei ungünstigen Außenverhältnissen, In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Brennraum-, Zylinderkopf-, Abgastemperatur, Drehzahl und/oder dem Abgasvolumen bzw. dem Abgasdruck vor der Abgasturbine den Fremdantrieb zu bzw. abschaltet. Dadurch erreicht man, daß der Fremdantrieb nur so lange eingeschaltet ist, bis die Abgasturbine durch die Abgasenergie die notwendige Ladeleistung aufbringen kann.

In einfacher Weise kann gemäß einer Ausgestaltung einer Erfindung als Fremdantrieb ein Druckgaserzeuger bzw. Druckgas-

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speicher vorgesehen werden, der das Turbinenrad der Abgasturbine beaufschlagt.

Als Druckgas können Abgase der Maschine verwendet werden, die während des Betriebes der Brennkraftmaschine ab einer bestimmten Drehzahl dem Druckgasspeicher zugeführt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Elektromotor oder Druckgasmotor über eine Schaltkupplung mit Überholvorrichtung das Turbinenrad der Abgasturbine antreibt. Ein solcher Fremdantrieb kann besonders vorteilhaft für stationäre Anlagen sein.

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Claims

Patentansprüche

1J Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit zeitweise fremdangetriebenem Abgasturbolader, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis so niedrig gewählt ist, daß im Saugbetrieb die Startbedingungen der Brennkraftmaschine nicht mehr mit ausreichender Sicherheit erreicht werden, und daß die Abgasturbine des Turboladers während des Startes in Abhängigkeit einer charakteristischen Betriebsgröße in dem Maße fremdangetrieben wird, daß mindestens die Startbedingungen erreicht werden.
2. Luftverdichtende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Brennraum-, Zylinderkopf-, Abgastemperatur, Drehzahl und/oder den Abgasvolumen bzw. dem Abgasdruck vor der Abgasturbine den Fremdantrieb zu- bzw. abschaltet.

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3. Luftverdichtende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fremdantrieb ein Druckgaserzeuger bzw. Druckgasspeicher vorgesehen ist, der das Turbinenrad der Abgasturbine beaufschlagt.
4. Luftverdichtende Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckspeicher während des Betriebes der Brennkraftmaschine ab einer bestimmten Drehzahl Abgas zugeführt wird.
5. Luftverdichtende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor über eine Schaltkupplung mit Überholvorrichtung das Turbinenrad der Abgasturbine antreibt.

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