DE3532938C1 - Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasueberschussenergie-Umformeinrichtung - Google Patents

Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasueberschussenergie-Umformeinrichtung

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DE3532938C1
DE3532938C1 DE3532938A DE3532938A DE3532938C1 DE 3532938 C1 DE3532938 C1 DE 3532938C1 DE 3532938 A DE3532938 A DE 3532938A DE 3532938 A DE3532938 A DE 3532938A DE 3532938 C1 DE3532938 C1 DE 3532938C1
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Jakob Dipl.-Ing. 8903 Bobingen Bucher
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
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    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
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Description

a) an der Welle (7) des Abgasturboladers (4) ist über ein Untersetzungsgetriebe (9) eine Hydraulikpumpe (10) angeschlossen,
b) die Hydraulikpumpe (10) saugt Öl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Saugleitung (12) mit nur in Saugrichtung durchlässigem Rückschlagventil (13) und führt über eine Zuleitung (14) den erzeugten Ölstrom einem hierdurch antreibbaren Hydraulikmotor (15) zu, der seine Leistung an wenigstens einen Abnehmer (8,17, 24,25) abgibt,
c) eine Steuereinrichtung (21} .egelt auf der Basis ihr übermitteitel Ist-Werte von Brennkraftmaschinen-Betriebsparametern, »ie dem Ladeluftdruck pl und/oder der Abgastemperatur tA und/ oder der Füiiungsvorgabe Fb und Öidruck-Ist-Werten in den Leitungen (12, 14) die Leistung bzw. Fördermenge der Hydraulikpumpe (10),
d) die Hydraulikpumpe (10) ist in Beschleunigungsphasen und Betriebsphasen der Brennkraftmaschinen, in denen ein Mangel an Abgasenergie vorherrscht, mit einem von einer elektromotorisch angetriebenen Hilfspumpe (27) erzeugten und über eine Zuleitung (28) mit nur in Förderrichtung durchlässigem Rückschlagventil (29) in den strömungsmäßig nach dem Rückschlagventil (13) liegenden Teil der Saugleitung (12) eingespeisten Ölstrom beaufschlagt als Motor betreibbar, wobei in diesen Betriebsphasen die Zuleitung (14) zwischen der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe (10) und dem Hydraulikmotor (15) durch ein Umschaltventil (30) unterbrochen und der ölstrom in den Vorratsbehälter (11) rückleitbar ist, und wobei die Umschaltung des Umschaltventils (30) ebenso wie die Aktivierung des die Hilfspumpe (27) antreibenden Elektromotors (26) ebenfalls von der Steuereinrichtung (21) auf der Basis von Brennkraftmaschinen-Betriebsparametern, wie dem Ladeluftdruek p*. und der Motordrehzah! ITiM und/oder der Füllungsvorgabe Fb gesteuert wird.
2. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) eine Regeleinrichtung, die durch einen elektronischen Rechner, insbesondere Mikro*
prozessor, gebildet ist, umfaßt.
3. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) ist, wobei der Hydraulikmotor (15) seine Leistung
a) wenn langsamlaufend, direkt
b) wenn schneilaufend, mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe (20)
über eine von der Steuereinrichtung (21) schaltbare Kupplung (22) oder eine selbsttätig arbeitende Oberholkupplung (18) und eine in jedem Fall erforderliche elastische Drehschwingungsdämpfungskupplung (19) an die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) abgibt
4. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abnehmer für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein stromerzeugender, normalerweise von der Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) über ein Getriebe (23) angetriebener Generator (24) und die Antriebswelle (8) vorgesehen sind, wobei je nach Größe der vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellten Leistung c «weder die für den Antrieb des Generators (24) benötigte, von der Brennkraftmaschine (1) aufgebrachte Antriebsleistung reduziert, oder in Fällen, wo die Antriebsleistung des Hydraulikmotors (15) jene für den Antrieb des Generators (24) notwendige Leistung übersteigt, ein gegebener Leistungsüberschuß an die Antriebswelle (8) der Brennkraftmaschine (1) weitergeleitet wird, und wobei die Antriebsleistung vom Hydraulikmotor (15) zum Generator (24) über eine zwischengeschaltete, von der Steuereinrichtung (21) schaltbare Kupplung (22) übertragen wird und zwischen Antriebswelle (8) und Getriebe (23) eine Drehsfhwingungsdämpfungskupplung (19) angeordnet ist.
5. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein stromerzeugender, vom Hydraulikmotor (15) direkt angetriebener Generator(17) ist.
6. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein Nebenaggregat der Brennkraftmaschine (1), z. B. eine Wasserpumpe ist.
7. Aufgeladene Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer für die vom Hydraulikmotor (15) bereitgestellte Leistung ein innerhalb der die Brennkraftmaschine (1) umfassenden Maschinenanlage gegebenes Aggregat (25), z. B. eine Pumpe, ein Kompressor oder dergleichen ist, welches Aggregat (25) vom Hydraulikmotor (15) direkt, bzw. sofern erforderlich, über ein zwischengeschaltetes Getriebe antreibbar ist.
Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader, dessen Turbine an eine Abgassammelleitung und dessen Verdichter an eine Ladeluftsammelleitung angeschlossen sind, dessen Turbinenrad und Verdichterlaufrad auf einer genicinsa-
men Welle sitzen und der einen solch hohen Wirkungsgrad besitzt, daß sich Abgasschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt wird und mittels einer geeigneten Abgasenergieuinformeinrichtung in mechanische Antriebsenergie umwandelbar ist
Eine solche aufgeladene Brennkraftmaschine ist beispielsweise CiS der DE-PS 9 62 764 bekannt Dort besteht die Energieumformeinrichtung aus einer bei Leistungsüberschuß in den Abgasen in Reihe zur Abgasturbine des Abgasturboladers schaltbaren Nutzturbine, die über einen Getriebezug mit schaltbarer Kupplung an die Motorantriebswelle anschließbar ist und aus einer gegebenen Abgasüberschußleistung umgewandelte mechanische Antriebsenergie an die Motorantriebswelle abgeben kann. Insbesondere bei Großmotoren erweist sich diese Lösung insofern als nachteilig, weil einerseits die Nutzturbine hinsichtlich ihres Leistungsvermögens an die Größe der Abgasturbine des Abgasturboladers angepäut sein muu uiiu andererseits cnnVCvjcrviic £~·ΐΐιθϊ~ tungen zur Nutzturbine relativ lang sind, cJer, falls die Nutzturbine in unmittelbarer Nachbarschaft rler Abgasturbine des Abgasturboladers angeordnet ist, die Getriebeverbindung zur Motorantriebswelle aus relativ vielen Übertragungsgliedern bestehen muß. in beiden Fällen könnte deswegen bei Großmotoren immer nur eine kompromißhafte Lösung erzielt werden, kompromißhaft deshalb, weil die räumlichen Verhältnisse an einem Großmotor keine optimale kompakte Anordnung dieser Teile in bezug zur Motorantriebswelle zulassen und deshalb eine in den Abgasen vorhandene Abgasüberschußleistung nicht vollständig für eine Umsetzung in mechanischen Energie ausnutzbar ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine der εϊπσΕησ5 ^nannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei deren Ausbildung als Großmotor eine bestmögliche Umsetzung einer vorhandenen Abgasüberschußleistung in mechanische Antriebsenergie möglich und die hierfür zu schaffende Energieumformeinrichtung außerdem in Betriebsphasen der Brennkraftmaschine mit Mangel an Abgasenergie als Hilfsantriebsaggregat für den Abgasturbolader herangezogen werden kann, so daß für diesen Zweck kein eigenes Aggregat notwendig ist
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Details dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend sind Einzelheiten der Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele derselben sowie deren Vorteile beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 bis 5 — schematisch eine mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung.
In der Zeichnung sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile der Übersichtlichkeit halber mit gleichen Bezügszeicheh angezogen.
Mit 1 ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Großdieselmotor, mit 2 dessen Abgassammelleitung und mit 3 dessen Ladeluftsammelleitung bezeichnet Dieser Brennkraftmaschine ist ein Abgasturbolader 4 zugeordnet, dessen Abgasturbine 5 an die Äbgassammelleitung 2 und dessen Ladeluftverdichter 6 an die Ladeluftsammelleitung 3 angeschlossen sind. Das Turbinenrad und das Verdichterlaufrad des Abgasturbolader 4 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 7. Mit 8 ist die Antriebswelle der Brennkraftmaschine 1 bezeichnet
Der Abgasturbolader 4 besitzt einen solch hohen Wirkungsgrad, daß sich eine Abgasüberschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein zumindest im oberen Lastbereich optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt wird. Diese sich einstellende Abgasüberschußleistung ist mittels einer geeigneten Abgasüberschußenergie-Umformeinrichtung in mechanische Antriebsenergie umwandelbar. Eine solche Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung besteht erfmdungsgemäß aus den nachfolgend beschriebenen Merkmalen.
An der Welle 7 des Abgasturbolader 4 ist über ein Untersetzungsgetriebe 9 eine Hydraulikpumpe 10 angeschlossen. Mit 11 ist ein Vorratsbehälter für Öl bezeich net aus dem die Hydraulikpurnpe ' 3 im Falle ihres Antriebs durch den Abgasturbolader 4 ö! über eine Saugleitung 12, in die ein nur in Saugrichtung durchlässiges Rückschlagventil 13 eingeschaltet ist, ansaugt Die Hydraulikpumpe 10 führt über eine Zuleitung 14 den er-
zeugten Ölstrom einem hierdurch antreibbaren Hydraulikmotor 15 zu. Das letzteren verlassende öl wird über eine Leitung 16 wieder in den Vorratsbehälter 11 rückgeleitet
Der Hydraulikmotor 15 kann die von ihm bereitgestellte Leistung erfindungsgemäß an verschiedene Abnehmer abgeben.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.! ist einziger Abnehmer der vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellten Leistung ein stromerzeugender Generator 17, der vom in diesem Fall schnellaufend ausgebildeten Hydraulikmotor 15 direkt angetrieben ist
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 gibt der in diesem Fall langsam laufend ausgebildete Hydraulikmotor 15 die von ihm bereitgestellte Leistung direkt über
eine selbsttätig arbeitende Überholkupplung 18 und ein,_ elastische Drehschwingungsdämpfungskupplung 19 an die Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 1 ab.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 gibt üci in diesem Fall schnellaufend ausgebildete Hydraulikmotor 15 die von ihm bereitgestellte Leistung über ein ihm nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe 20 sowie die auch hier erforderliche Drehschwingungsdämpfungskupplung 19 und eine von einer Steuereinrichtung 21 schaltbare Kupplung 22 oder die, wie im Fall von F i g. 2
so selbständig arbeitende, Überholkupplung 18 an die Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 1 ab.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 sind als Abnehmer für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte Leistung ein normalerweise von der Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 1 über ein Getriebe 23 angetriebener elektrischer Generator 24 und die Antriebswelle S vorgesehen, wobei je nach Größe der vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellten Leistung entweder die für den Antrieb des Generators 24 benötigte, von der Brennkraftmascnine 1 aufgebrachte Antriebsleistung reduziert, oder in Fällen, wo die Antriebsleistung des Hydrauiikmotors 15 jene für den Antrieb des Generators 24 notwendige Leistung übersteigt, der noch verbleibende Leistungsüberschuß an die Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine 1 we'itergeleitet wird. Dabei wird die Antriebsleistung des Hydraulikmotors 15 zum Generator 24 über eine hier dazwischengeschaltete, gleich wie im Fall von F i g. 3 ausgebildete und von der Steuer-
einrichtung 21 aus schaltbare Kupplung 22 übertragen. Zwischen Antriebswelle 8 und Getriebe 23 ist wiederum die wie auch in den Fällen von F i g. 2 und 3 notwendige Drehschwingungsdämpfungskupplung 19 vorhanden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 ist der Abnehmer für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte Leistung ein innerhalb der die Brennkraftmaschine 1 umfassenden Maschinenanlage gegebenes Aggregat 25, z. B. eine Pumpe, ein Kompressor oder dergleichen, welches Aggregat 25 vom Hydraulikmotor 15 direkt, bzw. sofern erforderlich, über ein zwischengeschaltetes Getriebe antreibbar ist.
In allen Fällen, d. h. unabhängig von der Art des Abnehmers für die vom Hydraulikmotor 15 bereitgestellte Antriebsleistung, steht diese aus der überschüssigen Abgasenergie umgesetzte Zusatzenergie mithin im gesamten, etwa über 50% der Nennleistung der Brennkraftmaschine 1 gegebenen Lastbereich derselben, und zwar mit zunehmender Leistung steigend zur Verfügung.
Die weiter vorn bereits erwähnte Steuereinrichtung 21, die eine durch einen elektronischen Rechner, insbesondere Mikroprozessor gebildete Regeleinrichtung umfaßt, regelt auf der Basis ihr von entsprechenden Sensoren bzw. Detektoren übermittelter Ist-Werte von den Brennkraftmaschinenbetriebsparametern. wie dem Ladeluftdruck pL und/oder der Abgastemperatur Ia und/oder der Füllungsvorgabe Fb die einstellbare Leistung der Hydraulikpumpe 10. Nähere Einzelheiten hierzu weiter hinten in der Funktionsbeschreibung.
Mit den vorstehend beschriebenen Teilen der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung ist eine optimale Umwandlung von gegebener Abgasüberschußleistung in mechanische Antriebsenergie und eine vorteilhafte Einspeisung derselben an den bzw. die besagten Abnehmer möglich.
Die vorstehend beschriebenen Teile der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung ermöglichen jedoch auch, insbesondere wenn es sich bei der Brennkraftmaschine 1 um einen 2-Takt-Großdieselmotor handelt, eine Benützung derselben in Betriebsphasen solcher Brennkraftmaschinen immer dann, wenn ein Mangel an Abgasenergie gegeben ist, also beim Start, bei niedriger Last und in Beschleunigungsphasen, zum Starten und Beschleunigen des Abgasturboladers 4. In Sonderfällen, insbesondere für Beschleunigungsvorgänge aus dem unteren Lasibereich in höhere Lastbereiche, könnten die vorbeschriebenen Teile der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung auch bei 4-Takt-Großdieselmotoren mitbenutzt werden. Hierzu sind weitere Bauteile vorhanden, wie in allen Figuren dargestellt, die nachfolgend im Zusammenwirken mit den vorbeschriebenen Teilen erläutert sind. Diese zusätzlichen Bauteile sind nur in jenen Betriebsphasen aktiviert, in denen seitens der Brennkraftmaschine ein Mangel an Abgasenergie gegeben ist. In diesen besagten Betriebsphasen wird die Hydraulikpumpe 10 mit einem Ölstrom beaufschlagt und damit nicht als Pumpe, sondern als Motor betrieben, wobei der besagte ölstrom von einer durch einen Elektromotor 26 angetriebenen Hilfspumpe 27 erzeugt wird, die Öl aus dem Vorratsbehälter 11 ansaugt und dieses über eine Zuleitung 28, in die ein nur in Förderrichtung durchlässiges Rückschlagventi! 29 eingeschaltet ist, in den strömungsmäßig nach dem Rückschlagventil 13 liegenden Teil der Saugieitung 12 einspeist. Darüber hinaus ist ein elektrisch betätigbares Umschaltventil 30 vorhanden, das in die Zuleitung 14 zwischen Hydraulikpumpe 10 und Hydraulikmotor 15 eingeschaltet ist. Mittels diesem Umschaltventil 30 ist in den vorerwähnten Betriebsphasen der Brennkraftmaschine 1 die Zuleitung 14 zwischen der dann .als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 und dem Hydraulikmotor 15 unterbrechbar und gleichzeitig der von der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 ankommende ölstrom über eine Rücklaufleitung 31 in den Vorratsbehälter 11 rückleitbar. Die Umschaltung des Umschaltventils 30 wird dabei ebenso wie die Betriebsdauer des
to die Hilfspumpe 27 antreibenden Elektromotors 26 ebenfalls von der Steuereinrichtung 21 aus auf der Basis von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 1, wie dem Ladeluftdruck pt und der Motordrehzahl πμ und/ oder der Füllungsvorgabe Fb gesteuert. Nähere Details hierzu in der nachfolgenden Funktionsbeschreibung.
Der Abgasturbolader 4 besitzt — wie bereits weiter vorn angedeutet — einen solch hohen Wirkungsgrad, daß sich dann, wenn die Leistung der Brennkraftmaschine etwa 50% der Nennleistung übersteigt, an der Turbine 5 eine Abgasüberschußleistung ergibt, die bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Nennlastbereich bei ca. 5% liegt.
Unterhalb etwa 50% Brennkraftmaschinenleistung ist die Förderleistung der Hydraulikpumpe 10 in all jenen Fällen, in denen kein Zusatzantrieb des Abgasturboladers notwendig ist, von der Steuereinrichtung 21 auf »Nuli« eingestellt, so daß auch deren Fördermenge auf kleinst.'τι Wert eingeregelt ist. Das Umschaltventil 30 ist dabei auf freien Rücklauf eingestellt, d. h. die Zuleitung 14 ist an die Rücklauf leitung 31 angeschlossen, so daß der Hydraulikmotor 15 in diesem Stadium nicht betrieben ist.
Für den Fall, daß die erfindungsgemäße Einrichtung an einem Zweitaktgroßdieselmotor realisiert ist, kann die durch den Elektromotor 26 angetriebene Hilfspumpe 27 in Verbindung mit den anderen Teilen der Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung nicht nur in Beschleunigungsphasen und Betriebsphasen der Brennkraftmaschine, in denen ein Mangel an Abgasenergie herrscht, sondern auch zum Start des Zweitakt-. großdieselmotors benutzt werden.
Für ein Starten eines Zweitaktgroßdieselmotors laufen dabei innerhalb der erfindungsgemäßen Einrichtung folgende Vorgänge ab. Zunächst wird der Elektromotor 26 durch einen entsprechenden Befehl von der Steuereinrichtung 21 in Gang gesetzt, so daß dann die Hilfspumpe 27 angetrieben ist und diese einen ölstrom zur jetzt als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 fördert. Das Umschaltventil 30 befindet sich dabei in einer Stellung, in der die Zuleitung 14 nicht an den Hydraulikmotor 15, sondern an die Rücklaufleitung31 angeschlossen ist, und damit der von der Hydraulikpumpe 10 ankommende ölstrom jetzt in den Vorratsbehälter 11 zurückgeleitet wird. Mittels der Steuereinrichtung 21 wird außerdem das Schluckvolumen der jetzt als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 in Abhängigkeit von dem in der Saugleitung 12 herrschenden, mittels eines Sensors 32 erfaßten Öldruck so eingestellt, daß ein steuereinrichtungsintern festgelegter Druck in der Saugleitung 12 nicht überschritten wird. Dieser Wert für den Druck in der Saugleitung 12 ist dabei in Verbindung mit der Förderleistung der Hilfspumpe 27 so festgelegt, daß die für den Start der Brennkraftmaschine 1 notwendige Leistung über die jetzt als Motor betriebene Hydraulikpumpe 10 dem Abgasturbolader 4 zugeführt werden kann.
Sobald der in dieser Phase von der Hydraulikpumpe 10 angetriebene Abgasturbolader 4 eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht hat, wird der Zweitaktgroßdieselmotor auf eine für solche Großmotoren bekannte Art und Weise mit gesteuerter Druckluftzufuhr gestartet.
Bei Viertakt-Bf ennkraftmaschinen ist eine solche wie vorbeschriebene Start-Hilfsmaßnahme für den Abgasturbolader 4 nicht notwendig, weil eine Viertakt-Brennkraftmaschine ohne ein vorhandenes Druckgefälle zwischep 4er Ladeluftsammelleitung 3 und der Abgassammelleitting 2 gestartet werden kann.
' Bei einem Zweitakt-Großdieselmotor bleibt nach iö dem Start der Hilfsantrieb bis zum Erreichen von etwa 40% der Nennleistung in Betrieb, da in diesem unteren Lastbereich naturgemäß Abgas mit vergleichsweise geringer Energie produziert wird und deshalb insbesondere für Beschleunigungsfälle eine rasche Beschleunigung is des Abgasturboladers auf höhere Drehzahlen notwendig ist.
Mit zunehmender Brennkraftmaschinenleistung steigt zwangsläufig auch die Drehzahl des Abgasturboladers, wobei entsprechend dieser Steigerung das Fördervolumen der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 zurückgenommen wird. Dabei wird das pro Umdrehung gegebene Fördervolumen der als Motor betriebenen Hydraulikpumpe 10 von der Steuereinrichtung 21 in der Weise abhängig vom Druck in der Saugleitung 12 so gesteuert, daß der in dieser vorgegebene Druck konstant gehalten bleibt. Für diese Regelung wird der mittels des Sensors 32 erfaßte, in der Saugleitung 12 herrschende Druck in ein elektrisches Ist-Wert-Signal umgewandelt, das in der Steuereinrichtung 21 mit dem uort vorgegebenen Soll-Wert verglichen wird. Bei Abweichungen von Soll- und Ist-Wert wird dann von der Steuereinrichtung 21 umgehend die Hydraulikpumpe 10 entsprechend verstellt.
Sobald die Leistung der Brennkraftmaschine etwa 50% der Nennleistung übersteigt, werden die Hilfsantriebsorgane der erfindungsgemäßen Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung außer Betrieb und die restlichen Organe der Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung für eine Umwandlung dann gegebener Abgasüberschußenergie in mechanische Energie aktiviert. Dabei wird das Umschaltventil 30 in Abhängigkeit von einem über etwa bei 50% der Nennleistung der Brennkraftmaschine gegebenen Ladeluftdruck pi. und/oder der Drehzahl πμ der Brennkraftmaschine 1 von der Steuereinrichtung 21 durch einen entsprechenden Befehl umgeschaltet. In der Folgezeit wird dann der von der jetzt durch den Abgasturbolader 4 angetriebenen Hydraulikpumpe 10 geförderte Ölstrom dem Hydraulikmotor 15 zugeführt Nach dem Anlaufen des letzteren wird in jenen Fällen, wo die schaltbare Kupplung 22 vorhanden ist, diese durch ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 21 eingerückt Falls anstelle der schaltbaren Kupplung 22 (wie in Fig.3 und 4) eine selbsttätig arbeitende Oberholkupplung 18 vorgesehen ist, rückt diese bei entsprechender Übereinstimmung der Drehzahlen des Hydraulikmotors 15 und der Antriebswelle 8 ein. Unabhängig davon stellt die Steuereinrichtung 21 gleichzeitig das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 10 derart ein, daß der in der Zuleitung 14 zum Hydraulikmotor 15 von einem Sensor 33 erfaßte und der Steuereinrichtung 21 in Form eines elektrischen Signals als Ist-Wert zugeführte Druck einen in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck p/. und/oder der Abgastemperatur Ia und/oder der Fördermengenvorgabe Fb funktionell innerhalb der Steuereinrichtung 21 als Soll-Wert vorgegebenen Druck erreicht Die Abhängigkeit des in der Zuleitung 14 gegebenen Druckes wird dabei so festgelegt, daß bei jedem über etwa 50% der Nennleistung der Brennkraftmaschine gegebenen Betriebspunkt derselben die Überschußleistüng der Abgasturbine 5 von der Hydraulikpumpe 10 entsprechend aufgenommen wird und diese aufgenommene Leistung über den Hydraulikmotor 15 an den bzw. wie angeschlossenen Abnehmer-Generator 17 (Fig. 1), Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine (F i g. 2 und 3), Antriebswelle 8 der Brennkraftmaschine und Generator 24 (F i g. 4), Aggregat 25 (F i g. 5) — entsprechend abgegeben wird.
Die vorstehend beschriebenen Steuervorgänge kehren sich bei Zurücknahme der Brennkraftmaschinenleistung, beispielsweise von Vollast- in den Teillastbereich hinein in entsprechender Weise um.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Aufgeladene Brennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader, dessen Abgasturbine an eine Abgassammelleitung und dessen Ladeluftverdichter an eine LadeluftsammelJeitung angeschlossen sind, dessen Turbinenrad und Verdichterlaufrad auf einer gemeinsamen Welle sitzen und der einen solch hohen Wirkungsgrad besitzt, daß sich Abgasüberschußleistung einstellen kann, die nicht zur Erzeugung der in der Brennkraftmaschine für ein optimales Verbrennungsluftverhältnis notwendigen Luftmenge benötigt wird und mittels einer geeigneten Abgasüberschußenergie-Umformeinrichtung in mechanische, für Antriebszwecke ausnützbare Antriebsenergie umwandelbar ist,
gekennzeichnet durch eine Abgasüberschußenergie-Umwandlungseinrichtung mit folgenden Merkmalen:
DE3532938A 1985-09-14 1985-09-14 Mittels Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Abgasueberschussenergie-Umformeinrichtung Expired DE3532938C1 (de)

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