DE644258C - Verfahren zum Vermeiden gefaehrlicher Drehschwingungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Vermeiden gefährlicher Drehschwingungen Die unterhalb der Betriebsdrehzahl .einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine liegenden, mit Bezug auf die Drehschwingungen kritischen Drehzahlbereiche müssen beim Anfahren und beim Auslaufen der Maschine durchfahren werden. Man hat davon bisher nur das Auslaufen beachtet in der Annahme, daß die kritischen Gebiete beim Anfahren so schnell durchfahren würden, daß in diesem Falle eine Gefährdung der Maschine durch Drehschwingungen nicht eintreten könne. Die bekannten Maßnahmen bestehen im Absperren der Ansaugeleitung der Maschine oder =im Offenhalten eines Ventils an jedem Zylinder während des Auslaufens der Maschine. In beiden Fällen findet :eine Verdichtung in keinem Zylinder statt, so daß die als Erregende für die Drehschwingungen wirkenden Verdichtungsdrücke wegfallen.
• Diese Maßnahmen sind nun für das Anfahren einer Brennkraftmaschine mit einer größeren Zylinderzahl nicht anwendbar, da die Beschleunigung einer solchen Maschine bis über alle unter der Betriebsdrehzahl liegenden kritischen Drehzahlen hinaus ohne jedes Mitarbeiten der Zylinder etwa nur mit Hilfe der Anlaßvorrichtung nicht möglich ist.
• Daß die Drehschwingungen aber auch beim Anfahren gefährliche Ausmaße annehmen können, hat die Erfahrung trotz der bisher verbreiteten !entgegengesetzten Ansicht gezeigt. Die Drehsch«Angungen bilden sich nämlich nicht erst in einer längeren Zeitspanne, sondern bereits innerhalb des Bruchteiles einer Sekunde in voller Stärke aus. Die Beschleunigung einer Maschine kann also niemals so groß sein, daß die kritischen Drehzahlbereiche ohne jede Gefahr durchfahren werden könnten.
• Die vorliegende Erfindung will diesen Tatsachen Rechnung tragen; sie besteht darin, daß die absolute Größe der Gesamterregung durch das Abschalten mindestens eines Arbeitszylinders in der Weise verringert wird, daß nur solche Zylinder arbeiten, die so ausgewählt sind, daß die Resultierende des Vektordiagramms aus den Erregungsarbeiten der zu beeinflussenden Ordnung möglichst kleiner als die resultierende Erregungsarbeit beim Arbeiten aller Zylinder ist, daß aber die während des Anfahrens arbeitenden Zylinder zur Beschleunigung der Maschine ausreichen.
• Als Beispiel ist eine l#,T@eunzylinder-t4ertaktmaschine mit gleichmäßiger Kurbelversetzung" angenommen, von der Abb. i die Kurbelan-@ordnung und Abb. a die Schwingungsform des -ersten Grades zeigt. Die einzelnen Zylinder des Dieselmiotors M sind mit römischen Ziffern I, II usw., die Lage der Kupplung und des Generators mit K bzw. Gr bezeichnet. Als Hauptkritische kommt die 41/2.Ordnung in Betracht. Bei dieser Maschine sollen wähi -end des Anlassgins die Zylinder I, 11I, V, IV, II entlüftet werden" so daß in ihnen kein Verdichtungsdruck entstehen kann, der jeweils beim folgenden Ausdehnungshub des betreh.-f (enden Kolbens eine erregende Drehkraft .äj,' das Massensystem ausüben würde. Die genannten Zylinder bleiben auch dann noch entlüftet, wenn auf Brennstoffbetrieb umgeschaltet wird. Es arbeiten jetzt also nur die übrigen Zylinder VII, I1, VIII, VI in üblicher Weise mit Verdichtung und Zündung. Mit diesen vier Zylindern wird die noch nicht belastete Maschine bis auf ihre volle Betriebsdrehzahl oder wenigstens bis auf eine solche Drehzahl beschleunigt, von der ab bis zur Betriebsdrehzahl kein kritischer Bereich mehr berührt wird. Erst dann «erden auch die bisher leerlaufenden h.olben der Zylinder I, III, V, IV, II zugeschaltet, so daß nunmehr die ganze Maschine arbeitet.
• Mit dem beschriebenen Verfahren wird zunächst die absolute Größe der Gesamterregung während des Anfahrens der Brennkraftmaschine verringert, indem die von den Verdichtungs- bzw. Zünddrücken der Zylinder I, 11I, V, IV, II herrührenden Erregungskräfte in Fortfall kommen. Außerdem ist bei der Auswahl der abzuschaltenden Zylinder darauf zu achten, daß die resultierende Erregungsarbeit der zu beeinflussenden Ordnung möglichst kleiner ist als der beim Arbeiten aller Zylinder erreichte Wert. Bei dem vorliegenden Beispiel ergibt sich bei der Schwingungsform des ersten Grades nach Abb. 2 die resultier: nd.e Erregungsarbeit der .4I/_. Ordnung für alle Zylinder zu: ', (I -- III +V+VII+IX)-(VIII+VI+IV1-TI)]# p = [(0,494I -i- o,6863 1- o,8456 -I- 0,9454 +=,000o) - (o,9779 + 0,9029 + 0,7723 + 0,5929)1 p = 0,7254 p. Wenn die Zylinder I, III, V, IV, II entlüftet sind, ergibt sich die resultierende Erregungsarbeit zu : [(VII + IX) - (VIII + VI)] _ [(c,9454 -I- 1,0000) -(0,9779 -I- 0,9029)] Fi. 0,o646 p. Es sind hier also sowohl die @@esamterregung als auch die ;'resultierende Erregungsarbeit in erheblichem Ausmaße verringert.
• Für das Verringern der Gesamterregung spielt die Auswahl der abgeschalteten Zylinder insofern eine Rolle, als es hierbei darauf ankommt, daß von den vorhandenen Impulsen diejenigen ausfallen, die den größten Erregungsanteil bilden. Mit Rücksicht auf die Beanspruchung der Bauteile kann übrigens im Einzelfall die Verringerung der Gesamterregung so wichtig sein, daß auch eine geringe Erhöhung der resultierenden Erregungsarbeit zulässig ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Vermeiden gefährlicher Drehschwingungen in dein unter der Betriebsdrehzahl liegenden Drehzahlbereich beim Anfahren mehrzylindriger Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Größe der Gesamterregung durch das Abschalten mindestens eines Arbeitszylinders in der Weise verringert wird, daß nur solche Zylinder arbeiten, die so ausgewählt sind, daß die Resultierende des Vektordiagramms aus den Erregungsarbeiten der zu beeinflussenden Ordnung möglichst kleiner als die resultierende Erregungsarbeit beim Arbeiten aller Zylinder ist, daß aber die während des Anfahrens arbeitenden Zylinder zur Beschleunigung der Maschine ausreichen.