DE3737743A1 - Verfahren zum betrieb eines schnellaufenden hochaufgeladenen dieselmotors und dieselmotor zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum betrieb eines schnellaufenden hochaufgeladenen dieselmotors und dieselmotor zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines
schnellaufenden hochaufgeladenen Dieselmotors, insbesondere von
Schiffsdieselmotoren mit wechselnder Lastaufnahme nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Militärische Schiffe sind üblicherweise mit schnellaufenden hoch
aufgeladenen Dieselmotoren ausgerüstet; sie werden jedoch weit
gehend im Schwachlastbetrieb gefahren. Tritt ein Lasteinbruch
durch eine plötzliche Mehrbelastung auf, wie beispielsweise die
Zuschaltung eines großen Verbrauchers an das elektrische Netz oder
bei einer Beschleunigung des Schiffes, wird über den Regelmecha
nismus des Dieselmotors diese Mehrbelastung durch Erhöhung
der Menge Brennstoffs beantwortet. Zu Beginn dieser Be
triebsphase steht kurzfristig keine ausreichende Luftmenge
bzw. kein ausreichender Luftdruck zur Verfügung. Dies
trifft gleichermaßen für Saugmotoren wie für Dieselmotoren
mit Abgasturbolader zu. In der Schwachlastphase erzeugt
der Turbolader keinen oder keinen nennenswerten Druck,
durch den die Luftunterversorgung kompensiert werden könnte.
Erst bei Zufuhr einer entsprechenden Abgasmenge erzeugt der
Lüfter des Turboladers einen ausreichenden Ladedruck. Hier
für ist jedoch zunächst ein Leistungsanstieg des Diesel
motors erforderlich.
Die Unterversorgung mit Verbrennungsluft führt zu einer
unterstöchiometrischen Verbrennung, die bekanntlich ein
Verrußen der Abgase zur Folge hat. Es kommt daher zu Abla
gerungen der unverbrannten Bestandteile im Verbrennungsraum
und in den Ring- und Ventilzonen.
Hochaufladbare Schiffsdieselmotoren arbeiten mit einer
verhältnismäßig großen Ventilüberschneidung. Das Betriebs
verhalten hochaufgeladener Dieselmotoren wird im wesentli
chen von der Wahl der Ventilsteuerzeiten bestimmt. Diese
Ventilsteuerzeiten bleiben auch im extremen Schwachlast
bereich die gleichen. Bei einer plötzlichen Lastanforderung
im Schwachlastbereich sinkt der Ladedruck unter den Abgas
druck. Während der gemeinsamen Öffnungsphase der Ventile
kommt es zu einem Zurückschlagen der Rauchgase in den Ein
laßkanal, der infolgedessen verschmutzt. Die Gefahr des
negativen Spülluftgefälles ist um so größer, je niedriger
die Drehzahl des Dieselmotors ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zum Betrieb eines schnellaufenden hochaufgeladenen
Dieselmotors, insbesondere von Schiffsdieselmotoren mit
wechselnder Lastaufnahme, anzugeben, mit dem Verschmutzun
gen des Einlaßkanals durch Zurückschlagen der Abgase und
das Entstehen von erhöhten Ablagerungen von unvollständigen
Verbrennungsprodukten im Bereich des Brennraums verhindert
wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungs
teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine plötzliche Mehr
belastung des Dieselmotors ermittelt, insbesondere durch
Messung des Drucks der Ladeluft, der kleiner werden kann
als der Abgasdruck; bei einem Druck, der bei einer vorgege
benen Brennstoffmenge keine ausreichende Verbrennung
gewährleistet, wird erfindungsgemäß von einer fremden
Druckluftquelle dem Ansaugteil des Dieselmotors Druckluft
zugeführt, die den plötzlichen Luftmangel infolge der Mehr
belastung kompensiert. Die Druckerhöhung bewirkt, daß
Rauchgase während der Überschneidung der Öffnungszeiten
von Einlaß- und Auslaßventil nicht in den Einlaßkanal zu
rückschlagen und diesen verschmutzen. Die Folge ist außer
dem eine bessere, im günstigsten Fall stöchiometrische
Verbrennung, so daß auch im Brennraum unerwünschte Abla
gerungen nicht entstehen.
Wie schon erwähnt, verursacht die unvollständige Verbren
nung beim Wechsel von Schwachlast zu deutlicher Mehrbela
stung Verunreinigungen von Einlaßkanal und Brennraum des
Dieselmotors. Nachteilig ist ferner die Umweltbelastung
und die zeitlich verzögerte Anpassung der Antriebsleistung
an die Lastanforderung. Besonders nachteilig ist indessen,
daß die Wartungsabstände durch die beschriebene Erscheinung
stark verkürzt sind. Dies ist bei militärischen Schiffen,
von denen eine maximale Einsatzbereitschaft verlangt wird,
besonders nachteilig. Durch die erfindungsgemäße Zufuhr
von Fremdluft während des plötzlichen Wechsels von Schwach
last zu einer merklich höheren Belastung werden die be
schriebenen Nachteile verhindert. Es wird dafür gesorgt,
daß die Spülluft kein negatives Gefälle aufweist und Rauch
gase nicht in den Einlaßkanal zurückströmen. Insgesamt
wird mithin ein gegenüber herkömmlichen Betriebsweisen
stark ablagerungsarmer Betrieb des Dieselmotors erreicht.
Es können daher weitaus größere Wartungsintervalle vorge
sehen werden, wodurch die Bereitstellungszeit vergrößert
wird. Außerdem werden die Wartungskosten reduziert sowie
die Umweltverschmutzung durch unvollständige Verbrennungs
produkte. Ferner können unerwünschte, relativ starke kurz
zeitige Leistungseinbrüche, etwa bei einer vom Dieselmotor
angetriebenen elektrischen Energieversorgung, aufgefangen
werden.
Aus der DE-PS 28 38 893 ist bekanntgeworden, einer Otto-
Brennkraftmaschine eine Zweistoffeinspritzdüse zuzuordnen,
die über eine Luftzweigleitung von einem Luftverteiler mit
Luft versorgt wird; der Luftverteiler erhöht den Druck
luftanteil zur Zweistoffeinspritzdüse, wenn der Ansaug
druck einen niedrigen vorgegebenen Wert erreicht. Die
Zufuhr von überschüssiger Druckluft wird dazu verwendet,
eine bessere Ausnutzung der Brennstoffenergie zu erreichen.
Die zugeführte Druckluft führt zu einer Zerstäubung des
durch die Einspritzdüse eingespritzten Brennstoffes, was
zur Folge hat, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des Ge
misches bei niedrigen Lufttemperaturen niedriger gehalten
werden kann und auch unter normalen Betriebsbedingungen
eine stabile Verbrennung erzielbar ist. Abgesehen davon,
daß das erfindungsgemäße Verfahren durch die Beaufschla
gung mit fremder Ladeluft nicht die Aufgabe lösen soll,
für eine optimale Brennstoffausnutzung zu sorgen, würde
die Zusatzlufteinspeisung der bekannten Brennkraftmaschine
das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht lösen.
Bei dieser wird die Zusatzluft mittels einer von der Brenn
kraftmaschine angetriebenen Pumpe erzeugt. Im Schwachlast
bereich ist die Pumpe daher nicht in der Lage, die nötige
Luftmenge bereitzustellen. Die gleiche Schwierigkeit ergibt
sich bei der bekannten Aufladungssteuerung für Verbren
nungsmotoren nach der DE-OS 32 46 855, nach der von der
Brennkraftmaschine eine Fügezellenpumpe angetrieben ist,
die über eine getrennte Einlaßöffnung im Zylinder Luft
einbläst. Durch eine gesteuerte Aufladung wird Luft nur
gegen Ende des Einlaßhubes eingetragen. Dies ist natur
gemäß nur dann möglich, wenn die Brennkraftmaschine mit
normaler Leistung arbeitet.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die gattungs
gemäßen schnellaufenden hochaufgeladenen Dieselmotoren,
vor allem, wenn sie für Wasserfahrzeuge verwendet werden,
mit Druckluft gestartet werden. Sie verfügen daher über
ein leistungsstarkes Druckluftanlaßsystem, das einen Druck
lufterzeuger bzw. Verdichter und einen Druckluftbehälter
aufweist. Der Druck in einem derartigen Druckluftbehälter
beträgt im allgemeinen zwischen 30 und 40 bar. Bei militä
rischen Wasserfahrzeugen ist häufig eine noch größere
Druckluftreserve vorhanden; die gespeicherte Druckluft für
Waffensysteme besitzt einen Druck bis zu 200 bar. Beim er
findungsgemäßen Verfahren kann eine derartige Druckluftein
richtung dazu verwendet werden, die motorische Verbrennung
bei dem beschriebenen Betriebszustand zu verbessern und
die Betriebsdauer zu verlängern.
Es ist zum Beispiel bei Notstromanlagen für Kernkraftwerke
bekannt, eine Beschleunigung des Turboladers beim Start
des Dieselmotors durch Anblasen der Turbine mittels Druck
luft zu erreichen. Die Druckluft beschleunigt den Rotor und
ist erst dann für die Verbrennung verfügbar. Es hat sich in
dessen gezeigt, daß derartige Starthilfeeinrichtungen bei
hochaufgeladenen Schiffsdieselmotoren im Schwachlastbe
trieb mit wechselnder Lastaufnahme keine zufriedenstellende
Lösung darstellen.
Bei der erfindungsgemäßen direkten Drucklufteinblasung bei
wechselnder Lastaufnahme im Schwachlastbetrieb wird kurz
zeitig so viel Ladeluft zugeführt, daß ein Überströmen der
Verbrennungsgase in den Lufteinlaßkanal verhindert wird.
Die zugeführte Differenzluftmenge ist vorzugsweise auf den
Mehrkraftstoff bezogen, so daß mit der plötzlichen Mehrein
spritzung von Brennstoff im gleichen für die Verbrennung
erforderlichen Verhältnis und zum gleichen Zeitpunkt aus dem
Fremddruckluftsystem so lange Zusatzluft in den Verbren
nungsraum gegeben wird, bis der Dieselmotor selbst die er
forderliche Verbrennungsluftmenge fördert. Der hierfür in
Frage kommende Zeitbereich liegt zwischen 0,5 bis 2 Sekun
den. Es ist dabei zweckmäßig, den Druck der Fremdladeluft
an den Abgasdruck anzupassen, d.h. diesen Druck nach Mög
lichkeit nur geringfügig größer zu wählen als den Abgas
druck, um einen zu großen Energieverlust während der be
schriebenen Betriebsphase zu verhindern. Der Differenzdruck
beträgt daher maximal etwa 0,5 bar oder weniger.
Bei einem Dieselmotor zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens ist die Druckluftanlage ggf. über eine
Druckreduziervorrichtung und ein Regelventil mit dem An
saugteil des Motors verbunden. Das Regelventil wird von
einer Steuervorrichtung gesteuert, die nach Maßgabe eines
die Mehrbelastung oder die Brennstoffzufuhrmenge darstellen
den Signals und/oder eines den Lastbereich und/oder den
Differenzdruck zwischen Lade- und Abgasdruck darstellenden
Signals ein Steuersignal für das Regelventil erzeugt. Das
Regelventil kann daher nach Maßgabe verschiedener Para
meter gesteuert werden, die auch miteinander kombiniert
werden können. Entscheidend ist, daß ein negatives Spül
luftgefälle verhindert wird. Zu diesem Zweck kann der
Ladeluftdruck gemessen und ins Verhältnis zum Abgasdruck
gesetzt werden. Die Zufuhr von fremder Ladeluft muß daher
mindestens so groß sein, daß ein positives Spülluftdruck
gefälle erhalten wird. Vorzugsweise ist die Zufuhr von
fremder Ladeluft so bemessen, daß sie im Verhältnis zur
eingespritzten Brennstoffmenge steht, um eine annähernd
stöchiometrische Verbrennung zu gewährleisten. Zu diesem
Zweck kann ein Signal vom Betätigungshebel für den Diesel
motor oder von der Brennstoffpumpe abgeleitet werden.
Dieses Signal ist proportional der dem Dieselmotor zuge
führten Brennstoffmenge. Der Steuervorrichtung kann auch
ein Zeitglied zugeordnet werden, das die Beaufschlagung
mit fremder Ladeluft beendet, wenn eine vorgegebene Zeit
spanne abgelaufen ist. Diese kann, wie bereits erwähnt,
zum Beispiel zwischen 0,5 und 2 Sekunden liegen.
Eine weitere Anpassung der Zufuhr der Ladeluftmenge kann
auch in Ansprache auf den angetriebenen Verbraucher erfol
gen. Ist die Kennlinie des Propellers bekannt, kann in der
Steuervorrichtung eine Anpassung der Fremdladeluftmenge an
die jeweilige Propellerdrehzahl stattfinden. Im Fall eines
elektrischen Verbrauchers kann die Zufuhr der fremden
Ladeluft in Abhängigkeit von der Spannung am Generator
gesteuert werden. Besonders einfach lassen sich die ein
zelnen Parameter berücksichtigen und verknüpfen, wenn eine
elektronische Steuervorrichtung verwendet wird.
Das Einblasen der fremden Ladeluft kann nach einer Ausge
staltung der Erfindung in die Luftsammelleitung erfolgen.
Bei dieser Ausführungsform ist nur eine einzige Luftlei
tung zwischen dem Dieselmotor und der Drucklufterzeugungs
anlage erforderlich. Nach einer Ausgestaltung der Erfin
dung hierzu ist vorgesehen, daß die Fremdladeluft über
eine Lavaldüse in die Luftsammelleitung eingeführt wird.
Der Lavaldüse kann nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung eine Ringdüse vorgeordnet sein, über die Fremd
ladeluft in die Lavaldüse eintritt. Die Verwendung eines
derartigen "Schleppstrahlers" hat zur Folge, daß in Strö
mungsrichtung vor diesem ein Unterdruck erzeugt wird, der
sich bei vorgeschaltetem Turbolader positiv auswirkt.
Hierdurch ist der Turbolader schon zu einem früheren Zeit
punkt in der Lage, für eine Aufladung zu sorgen als dies
ohne eine derartige Vorkehrung der Fall wäre.
Alternativ zur beschriebenen Ausführungsform kann zu jedem
Zylinder eine Fremdladeluftleitung geführt sein, in der
jeweils ein Regelventil angeordnet ist und die entweder
unmittelbar mit dem Zylinder oder mit dem zum Zylinder
führenden Lufteinlaßkrümmer verbunden ist. Vorzugsweise
ist ein Einblasrückschlagventil vorgesehen, über das die
Ladeluft eingetragen wird. Bei der zylinderweisen Zufuhr
der fremden Ladeluft ist außerdem eine Anpassung an die
Ansteuerung des Einlaßventils geboten. Die Steuerung der
Einlaßventile erfolgt üblicherweise durch eine Nocken
steuerung. Diese kann zweckmäßigerweise auch dazu ver
wendet werden, ein Steuersignal für die Steuervorrichtung
zu erzeugen in der Weise, daß nur in den Öffnungszeiten
des Einlaßventils fremde Ladeluft dem Zylinder zugeführt
wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Dieselmotor und eine Luft
erzeugungsanlage für die Fremdlufteinblasung.
Fig. 2 zeigt einen Dieselmotor in schematischer Darstellung
und eine Drucklufterzeugungseinrichtung mit einer
zylinderweisen Lufteinblasung.
Fig. 3 zeigt schematisch das Einblasen von Luft in die
Einlaßluftsammelleitung des Dieselmotors nach Fig. 1.
Fig. 4 zeigt die Lufteinblasung in den Lufteinlaßkrümmer
eines Zylinders des Dieselmotors nach Fig. 2.
Fig. 5 zeigt die Lufteinblasung in den Zylinderdeckel für
einen Dieselmotor nach Fig. 2.
Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelhei
ten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes
der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit
Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeu
tung ist.
In Fig. 1 ist ein Dieselmotor 10 gezeigt, der einen Pro
peller 11 antreibt. Ein Abgasturbolader 12 ist mit der
Abgassammelleitung 13 verbunden. Der Lüfterausgang ist mit
der Einlaßluftsammelleitung 14 verbunden. Eine allgemein
mit 15 bezeichnete Lufterzeugungsanlage weist einen Ver
dichter 16 auf, der über im einzelnen nicht bezeichnete
Ventile Druckluftspeicherbehälter 17, 18 versorgt; die
Speicherbehälter 17, 18 stehen unter einem verhältnismäßig
hohen Luftdruck. Mit den Speicherbehältern 17, 18 verbun
dene Ausgangsleitungen 19 gehen zum Zwecke der eventuellen
Notentleerung über das Hauptdeck 20. Zwei weitere Ausgangs
leitungen 21, 22 von dem Speicherbehälter 17 bzw. 18 sind
mit einer Aufladesammelleitung 23 verbunden, in der eine
Druckreduzierstation 24 angeordnet ist. In der Druckredu
zierstation 24 wird zum Beispiel ein Druck von 30, 50 oder
230 bar auf 2 bar reduziert. In der Ladeluftleitung 23 ist
ein Absperrventil 25 sowie ein Regelventil 26 angeordnet.
Sie führt schließlich zu einem Ort 27 in der Einlaßluft
sammelleitung 14, der in Fig. 3 näher dargestellt ist.
In der Einlaßluftsammelleitung 14 ist ein beidendig mit
Flanschen versehenes Rohrstück 30 angeordnet, in dem eine
Ringdüse 31 koaxial angeordnet ist. In Strömungsrichtung
ist der Ringdüse 31 eine Lavaldüse 32 nachgeordnet. In
Strömungsrichtung vor dem Rohrstück 30 ist ein Lüfterrad
33 angedeutet, das beispielsweise das Lüfterrad des Turbo
laders 12 nach Fig. 1 ist.
In Fig. 1 ist ferner eine Brennstoffpumpe 40 dargestellt,
die die einzelnen Zylinder des Dieselmotors 10 nach Maß
gabe der Stellung des Handhebels 41 mit Brennstoff ver
sorgt. Über eine Leitung 42 wird von der Brennstoffpumpe
40 ein Signal abgeleitet, das der geförderten Brennstoff
menge proportional ist. Dieses Signal könnte auch vom
Handhebel 41 abgeleitet werden. Die Leitung 42 ist mit
einem elektronischen Steuergerät 43 verbunden, dessen Aus
gang über eine Steuerleitung 44 mit dem Steuereingang des
Regelventils 26 verbunden ist. Über einen Steuereingang 45
wird ein der Drehzahl des Propellers 11 proportionales
Signal auf die Steuervorrichtung 43 gegeben.
Die in den Fig. 1 und 3 beschriebene Anordnung arbeitet
wie folgt. Wird im Schwachlastbetrieb des Dieselmotors 10
(etwa von 0 bis 25% der Nennleistung) eine plötzliche
Mehrbelastung gefordert, beispielsweise durch Betätigung
des Brennstoffzufuhrhebels 41, liefert die Brennstoffpumpe
40 entsprechend größere Brennstoffmenge, die in die einzel
nen Zylinder des Dieselmotors 10 eingespritzt wird. Der
Dieselmotor 10 ist jedoch nicht in der Lage augenblicklich
eine der Brennstoffmenge entsprechende Luftmenge bereit
zustellen. Die Steuervorrichtung 43 erzeugt nun nach Maß
gabe der an den Eingängen 42 und 45 anstehenden Signale
ein Steuersignal für das Regelventil, das beispielsweise
ein Magnetventil ist. Zusätzlich zu der von den Zylindern
angesaugten Luftmenge wird Fremdluft in die Einlaßsammel
leitung 14 eingegeben. Sie sorgt dafür, daß der Druck in
der Sammelleitung 14 stets oberhalb des Abgasdruckes ist,
damit während der Überschneidung der Öffnungsphasen von
Einlaß- und Auslaßventil kein negatives Spülluftgefälle
und damit kein Rückströmen von Rauchgasen in den Einlaß
kanal erfolgt. Die Zufuhr der Fremdluft wird jedoch in
Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert, so daß
eine leistungsadäquate Beladung der Zylinder stattfindet.
Die Fremdluftzufuhr bleibt so lange anstehen, bis der
Dieselmotor 10 bzw. der Turbolader 12 eine ausreichende
eigene Luftförderung aufbaut.
Wie bereits erwähnt, wird die Fremdluft über die Anordnung
aus Ringdüse 31 und Lavaldüse 32 in den Einlaßkanal 14
eingetragen. Dadurch kommt es zu einem Unterdruck strom
aufwärts von der Ringdüse 31, der sich günstig auf den
Betrieb des Turboladers 12 auswirkt. Die entstehende Sog
wirkung unterstützt die Abgasturbine des Turboladers im
Schwachlastbetrieb.
Da die Steuervorrichtung 43 elektronisch arbeitet, ist es
möglich, gewünschte Kennlinien zu programmieren, so daß
beispielsweise bei bestimmten Werten für die Drehzahl die
Größe des Steuersignals für das Regelventil 26 ausgerech
net werden kann.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, so daß
gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In Fig. 2 treibt der Dieselmotor 10 einen elektrischen
Generator 50 an. Die Brennstoffpumpe 40 gibt entsprechend
Fig. 1 über die Leitung 42 ein die Brennstoffmenge pro
portional darstellendes Signal auf eine elektronische
Steuervorrichtung 51. Über einen weiteren Eingang 52 wird
ein die elektrische Ausgangsspannung des Generators 50
Spannung darstellendes Signal auf die Steuervorrichtung 51
gegeben. Über einen Eingang 52 a wird ein Signal auf die
Steuervorrichtung 51 gegeben, das dem Druck in der Luftein
laßsammelleitung 14 entspricht. Ein vierter Eingang der
Steuervorrichtung 51 liegt an einer Leitung 54, die mit
einem elektronischen Impulsgeber 55 verbunden ist. Der
elektronische Impulsgeber ist der Nockenwelle 56 des Die
selmotors 10 zugeordnet. Er erzeugt einen Steuerimpuls,
wenn ein zugeordneter Nocken 57 sich dem Impulsgeber 57
pro Umdrehung einmal nähert. Wie schließlich aus Fig. 2 zu
erkennen, ist die Fremdluftzuführleitung 23 mit einer Sam
melleitung 58 verbunden, von der einzelne Zweigleitungen
59 zu den einzelnen Zylindern des Dieselmotors 10 führen.
In Fig. 4 ist eine solche Zweigleitung 59 dargestellt. Das
Absperrventil 25 liegt, wie in Fig. 2 gezeigt, noch vor
der Sammelleitung 58.
In der Zweigleitung 59 ist ein Magnetventil 60 angeordnet.
Sie führt zum Lufteinlaßkrümmer 61 des andeutungweise ge
zeigten Zylinders, der in seinem Deckel ein Einlaßventil
62 und ein Auslaßventil 63 aufweist. Die Leitung 59 ist
über ein Einblasrückschlagventil 64 in den Krümmer 61 ge
führt. Die Steuerung des als Regelventil wirkenden Magnet
ventils 60 erfolgt über die Steuerleitung 80 derSteuervor
richtung 51, wie bereits anhand von Fig. 2 erläutert wurde.
Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 erfolgt die
Fremdladeluftzufuhr von der Lufterzeugungsanlage gesteuert
zum jeweiligen Zylinder, wobei die zeitliche Abstimmung in
Ansprache auf das Signal vom Impulsgeber 55 vorgenommen
wird. Von der Brennstoffpumpe 40 wird das die deutlich
gestiegene Brennstoffzufuhr zum Dieselmotor anzeigende
Signal erhalten. Über die Eingänge 52 und 52 a werden in
die Steuervorrichtung 51 weitere Parameter eingegeben,
nämlich über die die Nachfrageleistung repräsentierende
Spannung und den Druck der Ladeluft im Einlaßluftsammel
kanal 14. Dieser Druck muß so groß sein, daß er den Abgas
druck stets übersteigt. Andererseits darf er nicht zu groß
sein, weil sonst zu viel Spülluft während der Ventilüber
schneidungsphase ausgeblasen wird. Es versteht sich, daß
auch die Steuervorrichtung 51 nach Fig. 2 entsprechend der
Vorrichtung 43 nach Fig. 1 den Aufladevorgang der einzelnen
Zylinder unter ständiger Leistungs- und Drehzahlkontrolle
durchführen kann.
Fig. 5 stellt eine Abwandlung gegenüber der Ausführungs
form nach Fig. 4 dar. Es sind daher wieder gleiche Bezugs
zeichen für gleiche Teile verwendet worden. Man erkennt,
daß die Zweigleitung 59 unmittelbar in den Ventildeckel ge
führt ist, indem dann auch das Rückschlageinblasventil 65
angeordnet ist. Die Fremdladeluft wird daher unmittelbar
gegen den Stößel des Ventilglieds des Einlaßventils 62
gerichtet.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind in Verbindung mit
dem Schwachlastbetrieb eines Schiffsdieselmotors gezeigt.
Durch eine entsprechende regelungstechnische Modifikation
sind sie auch für den Startvorgang des Dieselmotors ein
setzbar.
Claims (14)
1. Verfahren zum Betrieb eines schnellaufenden hochaufge
ladenen Dieselmotors, insbesondere von Schiffsdiesel
motoren mit wechselnder Lastaufnahme, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Schwachlastbetrieb bei einer plötz
lichen Mehrbelastung vorübergehend kurzzeitig Fremd
ladeluft aus einer fremden Druckluftquelle zugeführt
wird, bis der Druck der Ladeluft größer ist als der
Abgasdruck bzw. einen vorgegebenen Wert erreicht hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Differenz zwischen dem Ladeluftdruck und dem Abgas
druck gemessen wird und die Zufuhr der Fremdladeluft
erfolgt, wenn der Ladedruck auf einen Wert sinkt, der
gleich oder kleiner ist als der Abgasdruck.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Fremdladeluft aus einem Druckluftanlaß
system entnommen wird.
4. Dieselmotor zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 3, der mit einer Druckluftanlage
verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, deß die Druck
luftanlage (15) ggf. über eine Druckreduziervorrichtung
(24) über ein Regelventil (26, 60) mit dem Ansaugteil
des Motors (10) verbunden ist und eine Steuervorrich
tung (43, 51) vorgesehen ist, die nach Maßgabe eines die
Mehrbelastung oder die Brennstoffzufuhrmenge darstellen
den Signals und/oder eines den Lastbereich und/oder den
Differenzdruck zwischen Lade- und Abgasdruck darstellen
den Signals ein Steuersignal für das Regelventil erzeugt.
5. Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Antrieb eines Elektrogenerators (50) ein Sig
nal für die Steuervorrichtung (51) aus dem Spannungs
abfall bei Zuschaltung eines Verbrauchers erzeugt wird.
6. Dieselmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Antrieb eines Propellers (11) oder dergleichen
die Steuervorrichtung (43) das Steuersignal in Abhängig
keit von der Drehzahl des Propellers ändert.
7. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die über das Regelventil zugeführte
Fremdladeluftmenge proportional der Höhe der Differenz
zwischen Abgas- und Ladeluftdruck ist.
8. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitung (22) für die Fremdlade
luft mit der Lufteinlaßsammelleitung (14) verbunden
ist.
9. Dieselmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fremdladeluft über eine Lavaldüse (32) in die
Luftsammelleitung (14) eingeführt wird.
10. Dieselmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lavaldüse (32) eine Ringdüse (31) vorgeordnet
ist, über die die Fremdladeluft in die Lavaldüse (32)
eingeblasen wird.
11. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils eine ein Regelventil (60)
enthaltende Fremdladeluftleitung (59) mit dem Luftein
laßkrümmer (61) zu einem Zylinder geführt ist und die
Steuervorrichtung (51) ein Zeitsignal von der Steuerung
(56, 57) für das Einlaßventil (62) erhält.
12. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils eine ein Regelventil ent
haltende Fremdladeluftleitung unmittelbar mit dem
Zylinder verbunden ist und die Steuervorrichtung ein
Zeitsignal von der Steuerung für das Einlaßventil
erhält.
13. Dieselmotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Einblasrückschlagventil (64, 65) vor
gesehen ist.
14. Dieselmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (43, 51) das
Regelventil (26, 60) so steuert, daß die Höhe des
Drucks der Ladeluft einen vorgegebenen Wert nicht über
schreitet.
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