AT511612B1 - Verfahren zum starten einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines stationären Gasmotors, wobei die Brennkraftmaschine (1) durch mindestens einen Startermotor (2) angetrieben wird, wobei der Startvorgang nach dem Anlassen des Startermotors (2) abgebrochen wird, falls die Winkelbeschleunigung (a) der Brennkraftmaschine (1) unterhalb eines vorgebbaren Beschleunigungswerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren ersten Zeit (tA) die Istdrehzahl (n) unterhalb eines vorgebbaren ersten Drehzahlgrenzwerts (nA) bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren zweiten Zeit die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) unterhalb eines vorgebbaren zweiten Drehzahlgrenzwerts bleibt, wobei der Startermotor (2) als pneumatischer Startermotor (2) ausgebildet ist, dessen Druckluftzufuhr durch ein Druckluftventil (3) gesteuert wird, wobei das Druckluftventil (3) zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umgeschaltet werden kann, wobei das Anlassen des pneumatischen Startermotors (2) durch ein vollständiges Öffnen des Druckluftventils (3) erfolgt.

Description

Ssterselchlsäse:. psiertiamt AT 511 612 B1 2013-01-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors, wobei die Brennkraftmaschine durch mindestens einen Startermotor angetrieben wird, wobei der Startvorgang nach dem Anlassen des Startermotors abgebrochen wird, falls die Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine unterhalb eines vorgeb-baren Beschleunigungswerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren ersten Zeit die Ist-drehzahl unterhalb eines vorgebbaren ersten Drehzahlgrenzwerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren zweiten Zeit die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb eines vorgebbaren zweiten Drehzahlgrenzwerts bleibt.
[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Startersystem zum Starten einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Gasmotors, mit mindestens einem Startermotor, dem von einer Energiequelle Energie zuführbar ist, wobei der Startermotor mit einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine verbindbar ist und durch den die Antriebswelle antreibbar ist, wobei eine Steuereinrichtung die Istdrehzahl und/oder die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine überwacht, wobei die Steuereinrichtung abhängig von der Istdrehzahl und/oder der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Winkelbeschleunigung die Energiezufuhr zum mindestens einen Startermotor stoppt oder aktiviert.
[0003] Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine, bei denen die Drehzahl der Brennkraftmaschine als Kriterium für einen Startabbruch herangezogen wird, sind bereits bekannt (z.B. DE 102 45 640 B3, FR 2 927 301 A1 und JP 2006-063867 A).
[0004] Wenn bei einer Brennkraftmaschine während eines Motorstillstands Wasser in den Verbrennungsraum eines oder mehrerer Zylinder eindringt, so kann es bei einem herkömmlichen Startvorgang der Brennkraftmaschine durch das inkompressible Wasser zu Beschädigungen von Pleuel und/oder Kolben kommen. Beim eindringenden Wasser kann es sich dabei beispielsweise um Kühlwasser einer leckgewordenen Kühlmittelleitung handeln. Würde die Brennkraftmaschine in einem Zustand teilweise gefluteter Zylinder voll durchgestartet werden, kommt es zum sogenannten Wasserschlag. Dabei wird der betroffene Kolben an der oberen Position des Verdichtungstaktes durch das inkompressible Wasser abrupt abgebremst, wodurch es zu einem Motorschaden kommen kann. Zur Detektion von Wasser oder Feuchtigkeit in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine können beispielsweise Feuchtigkeitssensoren eingesetzt werden. Diese können jedoch nicht zwischen normalem Kondenswasser, welches bei großen stationären Brennkraftmaschinen aufgrund der Kaminwirkung der Abgasanlage entstehen kann, und einer gefährlichen Flutung des Zylinders unterscheiden.
[0005] In einem Zylinder vorhandenes Wasser kann dadurch detektiert werden, dass die Brennkraftmaschine bei Beaufschlagung durch den mindestens einen Startermotor infolge eines erhöhten Widerstands aufgrund des Wassers im Zylinder langsamer hochfährt als im normalen Zustand. Daher können während des Startvorganges die Istdrehzahl und/oder die Winkelgeschwindigkeit und/oder die Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine gemessen werden und durch den Vergleich mit vorgebbaren Grenzwerten Anomalien festgestellt werden.
[0006] Wenn also die gemessene Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine unterhalb eines vorgebbaren Beschleunigungswerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren ersten Zeit die Istdrehzahl unterhalb eines vorgebbaren ersten Drehzahlgrenzwerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren zweiten Zeit die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb eines vorgebbaren zweiten Drehzahlgrenzwerts bleibt, so kann der Startvorgang abgebrochen werden, bevor es zu Beschädigungen der Brennkraftmaschine durch Wasserschlag kommt.
[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren sowie ein verbessertes Startersystem anzugeben. Insbesondere soll eine Brennkraftmaschine durch ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bzw. Startersystem angefahren werden können.
[0008] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, 1 /13
sferseidssihes AT511612B1 2013-01-15 dass der Startermotor als pneumatischer Startermotor ausgebildet ist, dessen Druckluftzufuhr durch ein Druckluftventil gesteuert wird, wobei das Druckluftventil zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umgeschaltet werden kann, wobei das Anlassen des pneumatischen Startermotors durch ein vollständiges Öffnen des Druckluftventils erfolgt.
[0009] Bei einem Startersystem der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der mindestens eine Startermotor als pneumatischer Startermotor ausgebildet ist, der von einer Druckluftquelle durch Druckluft antreibbar ist, wobei zwischen Druckluftquelle und Startermotor ein Druckluftventil vorgesehen ist, wobei das Druckluftventil zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umschaltbar ist, wobei die Steuereinrichtung zum Stoppen der Druckluftzufuhr das Umschalten des Druckluftventils in die vollständig geschlossene Stellung und zum Aktivieren der Druckluftzufuhr das Umschalten des Druckluftventils in die vollständig geöffnete Stellung veranlasst.
[0010] Durch den Einsatz eines pneumatischen Startermotors, dessen Druckluftzufuhr durch ein Druckluftventil gesteuert wird, wobei das Druckluftventil zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umgeschaltet werden kann, ist es möglich, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bzw. Startersystem bereitzustellen, ohne teure geregelte Ventile oder Druckluftdrosseln einsetzen zu müssen.
[0011] Vorzugsweise kann der Startvorgang nach dem Anlassen des Startermotors abgebrochen werden, falls innerhalb von 3 s die Istdrehzahl unterhalb 8 U/min bleibt.
[0012] Der Startvorgang kann folgende Schritte umfassen: [0013] a) vollständiges Öffnen des Druckluftventils und damit Hochfahren der Brennkraftma schine, [0014] b) vollständiges Schließen des Druckluftventils und damit Verringern der Istdrehzahl, sobald die Istdrehzahl eine vorgebbare Maximaldrehzahl erreicht, [0015] c) vollständiges Öffnen des Druckluftventils, sobald die Istdrehzahl eine vorgebbare
Schwellwertdrehzahl erreicht, [0016] d) Abbruch des Startvorgangs, falls trotz vollständigem Öffnen des Druckluftventils die
Istdrehzahl eine vorgebbare Mindestdrehzahl unterschreitet und/oder die Winkelbeschleunigung der Brennkraftmaschine unterhalb eines vorgebbaren Beschleunigungswerts bleibt.
[0017] Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn die Schritte a) bis d) mehr als einmal, vorzugsweise viermal, durchgeführt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Druckluftzufuhr zu einem Startermotor über einfache, ungeregelte Zwei-Wege-Druckluftventile erfolgt, welche nur eine vollständig geöffnete Stellung oder eine vollständig geschlossene Stellung aufweisen können. Das vorgeschlagene Verfahren kann daher unter Einsatz kostengünstiger Komponenten des Startersystems eine Beschädigung der Brennkraftmaschine durch Wasserschlag vermeiden. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine zunächst nur bis zu einer relativ niedrigen Maximaldrehzahl hochgefahren wird, woraufhin das Druckluftventil von der vollständig geöffneten Stellung in die vollständig geschlossene Stellung umgeschaltet wird, kann die Energiezufuhr zum Startermotor verringert werden, ohne teure geregelte Ventile oder Druckluftdrosseln einsetzen zu müssen.
[0018] Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die vorgebbare Maximaldrehzahl höchstens 30 U/min, vorzugsweise 20 U/min, beträgt und dass die vorgebbare Schwellwertdrehzahl in einem Bereich von 12 bis 18 U/min, vorzugsweise bei 15 U/min, liegt. Zur Erkennung eines Drehzahleinbruchs, insbesondere aufgrund von Wasser in einem Zylinder, kann vorgesehen sein, dass die vorgebbare Mindestdrehzahl kleiner als 10 U/min, vorzugsweise kleiner gleich 8 U/min, ist.
[0019] Generell kann auch vorgesehen sein, dass das vollständig geöffnete Druckluftventil jeweils nur bis zu einer vorgebbaren maximalen Zeitdauer, beispielsweise 2 bis 3 s, in der 2/13
ixftfreichisches AT511612B1 2013-01-15 vollständig geöffneten Stellung gehalten wird, um die Energiezufuhr zum Startermotor zu begrenzen.
[0020] Weitere Details und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren und Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigen: [0021] Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines Startersystems mit einem elektrischen Startermotor, [0022] Fig. 2 einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines vorgeschlagenen Startersystems mit einem pneumatischen Startermotor, [0023] Fig. 3 [0024] Fig. 4 [0025] Fig. 5 [0026] Fig. 6 einen schematischen Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels eines vorgeschlagenen Startersystems mit einem Steuerventil, einen schematischen Aufbau gemäß Fig. 3 mit mehreren Startermotoren, einen schematischen zeitlichen Verlauf der Istdrehzahl einer Brennkraftmaschine während einer Variante des vorgeschlagenen Verfahrens und einen schematischen zeitlichen Verlauf der Istdrehzahl einer Brennkraftmaschine, bei der zumindest ein Zylinder zumindest teilweise mit Wasser geflutet ist.
[0027] Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Antriebswelle 5 und einem daran angeordneten Zahnkranz 8. Zum Anlassen der Brennkraftmaschine 1 wird ein mit einem Startermotor 2 verbundenes Starterritzel 7 durch eine hier nicht gezeigte Einspurmechanik 11 in bekannter Weise eingespurt und damit in Eingriff mit dem Zahnkranz 8 der Brennkraftmaschine 1 gebracht (siehe Fig. 3). Der Startermotor 2 ist in diesem Fall ein elektrischer Startermotor, der durch eine Energiequelle in Form einer elektrischen Spannungsquelle 14 mit elektrischer Spannung bzw. elektrischem Strom versorgt wird. Zur Steuerung der Spannungsversorgung des elektrischen Startermotors 2 ist zwischen Spannungsquelle 14 und Startermotor 2 ein Schalter 13 vorgesehen, der durch eine Steuereinrichtung 6 ansteuerbar ist.
[0028] Die Drehzahn n und/oder die Winkelgeschwindigkeit ω und/oder die Winkelbeschleunigung α der Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 wird bzw. werden durch eine Messeinrichtung 9 erfasst und an eine Steuereinrichtung 6 gemeldet. Bei der Messeinrichtung 9 kann es sich beispielsweise um einen induktiven Aufnehmer handeln, der bei den Zähnen des Zahnkranzes 8 angeordnet sein kann. Zur Erzielung einer hohen Messauflösung kann der Zahnkranz 8 eine hohe Anzahl von Zähnen aufweisen, beispielsweise mehr als 300 Zähne. Abhängig von den Signalen der Messeinrichtung 9 veranlasst die Steuereinrichtung 6 das Schließen oder Öffnen des Schalters 13 und aktiviert bzw. stoppt damit die Energiezufuhr von der Spannungsquelle 14 zum elektrischen Startermotor 2.
[0029] Fig. 2 zeigt eine schematische Anordnung gemäß Fig. 1, wobei der Startermotor 2 in diesem Fall ein pneumatischer Startermotor ist, der durch eine Energiequelle in Form einer Druckluftquelle 4 versorgt wird. Zwischen Druckluftquelle 4 und Startermotor 2 ist ein Druckluftventil 3 angeordnet, welches als Zwei-Wege-Ventil ausgeführt ist und nur eine vollständig geöffnete oder eine vollständig geschlossene Stellung aufweisen kann. In der gezeigten Darstellung befindet sich das Druckluftventil 3 in seiner vollständig geschlossenen Stellung, d.h. die Druckluftzufuhr von Druckluftquelle 4 zu Startermotor 2 ist unterbrochen und der Startermotor 2 treibt die Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 nicht an. Abhängig von den Signalen der Messeinrichtung 9 veranlasst die Steuereinrichtung 6 das vollständige Öffnen oder das vollständige Schließen des Druckluftventils 3, welches beispielsweise als elektrisch, magnetisch oder pneumatisch ansteuerbares Ventil ausgeführt sein kann.
[0030] Fig. 3 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 2, wobei zum Ansteuern eines Druckluftventils 3, das in diesem Beispiel als pneumatisch ansteuerbares 2-Wege-Ventil ausgeführt ist, ein gesondertes Steuerventil 12 vorgesehen ist. Zum Aktivieren des Startvorgangs wird ein mit der Druckluftquelle 4 verbundenes Startventil 10, welches beispielsweise als Magnetventil ausgeführt sein kann, geöffnet. Dadurch wird eine pneumatische Einspurmechanik 11, die Teil des Startermotors 2 sein kann, mit Druckluft aus der Druckluftquelle 4 beaufschlagt. Die Einspurme- 3/13
istersekfedse:. AT511612B1 2013-01-15 chanik 11 bringt dadurch das Starterritzel 7 des Startermotors 2 in Eingriff mit dem Zahnkranz 8 an der Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1. Dies kann beispielsweise durch eine translatorische Verschiebung des Starterritzels 7 erfolgen, sodass die Zähne des Starterritzels 7 und die Zähne des Zahnkranzes 8 korrespondierend ineinander greifen können. Dieser Vorgang ist durch den strichlierten Pfeil von Einspurmechanik 11 zu Starterritzel 7 angedeutet.
[0031] Die der Einspurmechanik 11 zugeführte Druckluft wird durch die Einspurmechanik 11 hindurch weiter zum Steuerventil 12 geleitet. Abhängig vom Signal oder von den Signalen der Messeinrichtung 9 öffnet oder schließt die Steuereinrichtung 6 das Steuerventil 12. Abhängig von der Stellung des Steuerventils 12 wird das Druckluftventil 3 entweder vollständig geöffnet, um den Startermotor 2 mit Druckluft aus der Druckluftquelle 4 zu versorgen, oder vollständig geschlossen, um die Druckluftversorgung für den Startermotor 2 zu unterbrechen. Das Startventil 10, das Steuerventil 12 und das Druckluftventil 3 befinden sich in dieser Darstellung in ihren geöffneten Stellungen, d.h. der Startermotor 2 wird mit Druckluft aus der Druckluftquelle 4 beaufschlagt und treibt über Starterritzel 7 und Zahnkranz 8 die Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 an.
[0032] Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Startersystems gemäß Fig. 3, wobei in diesem Beispiel drei Startermotoren 2 mit jeweils einem vorgeschalteten Druckluftventil 3 vorgesehen sind. Das Startventil 10, das Steuerventil 12 und die Druckluftventile 3 befinden sich in dieser Darstellung in ihren geschlossenen Stellungen, d.h. die Druckluftzufuhr von Druckluftquelle 4 zu den Startermotoren 2 ist jeweils unterbrochen und die Startermotoren 2 treiben die Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 nicht an.
[0033] Anhand Fig. 4 soll eine Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens beschrieben werden. Nach dem Aktivieren des Startvorgangs durch Öffnen des mit der Druckluftquelle 4 verbundenen Startventils 10 sorgen hier nicht gezeigte Einspurmechaniken 11 in bekannter Weise dafür, dass die Starterritzel 7 der Startermotoren 2 mit dem Zahnkranz 8 an der Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 in Eingriff gebracht werden bzw. eingespurt werden (siehe Fig. 3). Das Einspuren ist dabei durch die strichlierten Linien angedeutet.
[0034] Die Steuereinrichtung 6 veranlasst das Öffnen des Steuerventils 12, wodurch in weiterer Folge die Druckluftventile 3 ebenfalls vollständig geöffnet werden. Dadurch werden die Startermotoren 2 mit Druckluft aus der Druckluftquelle 4 versorgt und können über die jeweiligen Verbindungen aus Starterritzel 7 und Zahnkranz 8 die Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 antreiben. Sobald die von der Messeinrichtung 9 gemessene und von der Steuereinrichtung 6 überwachte Istdrehzahl n eine Maximaldrehzahl nmax von beispielsweise 20 U/min erreicht, bewirkt die Steuereinrichtung 6 das Schließen des Steuerventils 12 und damit auch das vollständige Schließen der Druckluftventile 3. Dadurch wird die Druckluftzufuhr für die Startermotoren 2 unterbrochen, wodurch die Istdrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 abnimmt. Sobald die Istdrehzahl n eine Schwellwertdrehzahl ns von beispielsweise 15 U/min erreicht, veranlasst die Steuereinrichtung 6 das Öffnen des Steuerventils 12. Dadurch werden die Druckluftventile 3 in ihre vollständig geöffneten Positionen gebracht und die Startermotoren 2 wiederum mit Druckluft aus der Druckluftwelle 4 beaufschlagt. Aufgrund systembedingter Verzögerungen (z.B. Massenträgheit der rotierenden bzw. sich bewegenden Komponenten) erfolgt daraufhin normalerweise keine sofortige Zunahme der Istdrehzahl n, sodass es nach dem Öffnen der Druckluftventile 3 kurzzeitig noch zu einem weiteren Absinken der Istdrehzahl n kommen kann. Wenn jedoch der Widerstand aufgrund einer teilweisen Flutung zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine 1 so groß ist, dass die Istdrehzahl n trotz Öffnen der Druckluftventile 3 eine Mindestdrehzahl nmin von beispielsweise 8 U/min unterschreitet, so wird dies von der Steuereinrichtung 6 erfasst und der Startvorgang abgebrochen. Wird diese vorgebbare Mindestdrehzahl nmin allerdings nicht unterschritten, so kann der Startvorgang weitergeführt werden.
[0035] Der Ablauf des Hochfahrens bis zur Maximaldrehzahl nmax, dann Absenken der Drehzahl bis zur Schwellwertdrehzahl ns und anschließend das abermalige Öffnen der Druckluftventile 3 und damit Hochfahren der Brennkraftmaschine 1 kann vorzugsweise mehrfach, besonders bevorzugt viermal, ausgeführt werden. Dieser Ablauf kann auch während einer vorgebbaren 4/13
5Sfcr?CÄdi?5 >ss!«tat AT511612B1 2013-01-15
Zeit (z.B. 10 s) oder während mehreren, vorzugsweise zwei, Kurbelwellenumdrehungen, wiederholt werden, wobei ein Abbruch des Startvorgangs erfolgen kann, sobald ein Drehzahleinbruch mit einer Istdrehzahl n kleiner der Mindestdrehzahl nmin festgestellt wird oder wenn die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 innerhalb der vorgebbaren Zeit oder der vorgebba-ren Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen einen vorgebbaren Drehzahlwert nicht erreicht.
[0036] Fig. 5 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Istdrehzahl n einer Brennkraftmaschine 1 während der Durchführung einer Variante des vorgeschlagenen Verfahrens mit den Einrichtungen gemäß Fig. 2. Zum Zeitpunkt t0wird das Druckluftventil 3 vollständig geöffnet und damit die Druckluftzufuhr zum pneumatischen Startermotor 2 aktiviert. Die Brennkraftmaschine 1 fährt hoch und die Istdrehzahl n der Antriebswelle 5 der Brennkraftmaschine 1 wird von der Messeinrichtung 9 erfasst und zur Auswertung an die Steuereinrichtung 6 gemeldet.
[0037] Falls die Istdrehzahl n der Brennkraftmaschine 1 innerhalb einer vorgebbaren ersten Zeit tA von beispielsweise 3 s einen vorgebbaren ersten Drehzahlgrenzwert nA von beispielsweise 8 U/min nicht erreicht, so kann der Startvorgang abgebrochen werden, um mögliche Schäden an der Brennkraftmaschine 1 zu vermeiden. Im gezeigten Beispiel weist die Istdrehzahl n nach Ablauf der ersten Zeit tA jedoch einen Wert größer dem ersten Drehzahlgrenzwert nA auf, so-dass der Startvorgang aufgrund dieses Kriteriums nicht abgebrochen werden musste.
[0038] Beim Zeitpunkt ^ erreicht die Istdrehzahl n eine vorgebbare Maximaldrehzahl nmax (z.B. 20 U/min), woraufhin durch die Steuereinrichtung 6 das Druckluftventil 3 vollständig geschlossen wird, um die Druckluftzufuhr zum pneumatischen Startermotor 2 zu unterbrechen. Aufgrund der Massenträgheit der rotierenden bzw. sich bewegenden Komponenten dieser Anordnung erfolgt daraufhin eine Abnahme der Istdrehzahl n erst mit einer systembedingten Verzögerung. Dies ist durch das kurzzeitige, weitere Ansteigen der Istdrehzahl n nach dem Zeitpunkt ti dargestellt. Sobald die Istdrehzahl n eine vorgebbare Schwellwertdrehzahl ns (z.B. 15 U/min) erreicht (in diesem Beispiel zum Zeitpunkt t2), veranlasst die Steuereinrichtung 6 das vollständige Öffnen des Druckluftventils 3. Aufgrund der Massenträgheit erfolgt eine Zunahme der Istdrehzahl n wiederum erst etwas verzögert. Das Schließen des Druckluftventils 3, wenn die Istdrehzahl n die Maximaldrehzahl nmax erreicht (Zeitpunkte tl513, t5 und t7), und das Öffnen des Druckluftventils 3, wenn die Istdrehzahl n die Schwellwertdrehzahl ns erreicht (Zeitpunkte t2, t4, t6 und t8), wird in dem dargestellten Beispiel insgesamt viermal durchgeführt. Da während dieses Ablaufs kein Drehzahleinbruch festgestellt wurde, erfolgt daraufhin ein Hochfahren der Brennkraftmaschine 1 durch den Startermotor 2, bis diese selbsttätig weiterlaufen kann. Ein Abtrennen des Startermotors 2 durch Ausspuren des Starterritzels 7 kann beispielsweise bei einer Istdrehzahl n von 200 U/min oder nach einer gewissen Zeit (z.B. 10 s) erfolgen.
[0039] Fig. 6 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Istdrehzahl n während des Verfahrens gemäß Fig. 5, wobei in diesem Fall zumindest ein Zylinder der Brennkraftmaschine 1 zumindest teilweise mit Wasser geflutet ist. Nach dem vollständigen Öffnen des Druckluftventils 3 zum Zeitpunkt t2, sobald die Istdrehzahl n die vorgebbare Schwellwertdrehzahl ns von beispielsweise 15 U/min erreicht, kommt es aufgrund des erhöhten Widerstands des inkompressib-len Wassers trotz vollständigem Öffnens des Druckluftventils 3 zu einem Drehzahleinbruch. Zum Zeitpunkt t3 wird dadurch eine vorgebbare Mindestdrehzahl nmin von beispielsweise 8 U/min unterschritten und es erfolgt ein Abbruch des Startvorgangs, z.B. durch Schließen des Druckluftventils 3.
[0040] Generell kann die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens auch in einem übergeordneten zeitlichen Kontext stattfinden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das vorgeschlagene Verfahren nur dann zum Einsatz kommt, wenn sich die Brennkraftmaschine für mehr als 12 Stunden im Stillstand befunden hat. Nach Abbrechen des Startvorgangs kann außerdem vorgesehen sein, dass eine Störmeldung erfolgt, die quittiert werden muss. Ebenso kann vorgesehen sein, dass nach mehreren erfolglosen Startversuchen (z.B. drei) eine weitere Störmeldung erfolgt, die quittiert werden muss. Nach mehreren erfolglosen Startversuchen kann eine Druckluftspeicherladezeit von beispielsweise 30 Minuten für die Druckluftquelle vorgesehen sein. 5/13

Claims (8)

  1. sferseidssihes AT511612B1 2013-01-15 [0041] Das beschriebene Verfahren, welches sich insbesondere für stationäre Gasmotoren mit Motorleistungen größer 5 MW eignet, ist nicht darauf eingeschränkt, Schäden während des Hochfahrens einer Brennkraftmaschine aufgrund von teilweiser Flutung von Zylindern der Brennkraftmaschine mit Wasser zu vermeiden. So können mit dem Verfahren beispielsweise auch Schäden durch beschädigte oder verschlissene Lager, welche sich in erhöhten Reibungswerten und damit erhöhten Widerständen gegen das Hochfahren auswirken, vermieden werden. Ganz generell können mit dem beschriebenen Verfahren abnormale oder unzulässige Widerstände gegen das Hochfahren einer Brennkraftmaschine detektiert und das Abbrechen des Startvorgangs der Brennkraftmaschine veranlasst werden, um Beschädigungen an der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Patentansprüche 1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines stationären Gasmotors, wobei die Brennkraftmaschine (1) durch mindestens einen Startermotor (2) angetrieben wird, wobei der Startvorgang nach dem Anlassen des Startermotors (2) abgebrochen wird, falls die Winkelbeschleunigung (a) der Brennkraftmaschine (1) unterhalb eines vorgebbaren Beschleunigungswerts bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren ersten Zeit (tA) die Istdrehzahl (n) unterhalb eines vorgebbaren ersten Drehzahlgrenzwerts (nA) bleibt und/oder innerhalb einer vorgebbaren zweiten Zeit die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) unterhalb eines vorgebbaren zweiten Drehzahlgrenzwerts bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Startermotor (2) als pneumatischer Startermotor (2) ausgebildet ist, dessen Druckluftzufuhr durch ein Druckluftventil (3) gesteuert wird, wobei das Druckluftventil (3) zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umgeschaltet werden kann, wobei das Anlassen des pneumatischen Startermotors (2) durch ein vollständiges Öffnen des Druckluftventils (3) erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang nach dem Anlassen des Startermotors (2) abgebrochen wird, falls innerhalb von 3 s die Istdrehzahl (n) unterhalb 8 U/min bleibt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Startvorgang folgende Schritte umfasst: a) vollständiges Öffnen des Druckluftventils (3) und damit Hochfahren der Brennkraftmaschine (1), b) vollständiges Schließen des Druckluftventils (3) und damit Verringern der Istdrehzahl (n), sobald die Istdrehzahl (n) eine vorgebbare Maximaldrehzahl (nmax) erreicht, c) vollständiges Öffnen des Druckluftventils (3), sobald die Istdrehzahl (n) eine vorgebbare Schwellwertdrehzahl (ns) erreicht, d) Abbruch des Startvorgangs, falls trotz vollständigem Öffnen des Druckluftventils (3) die Istdrehzahl (n) eine vorgebbare Mindestdrehzahl (nmin) unterschreitet und/oder die Winkelbeschleunigung (a) der Brennkraftmaschine (1) unterhalb eines vorgebbaren Beschleunigungswerts bleibt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Maximaldrehzahl (nmax) höchstens 30 U/min, vorzugsweise 20 U/min, beträgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Schwellwertdrehzahl (ns) in einem Bereich von 12 bis 18 U/min, vorzugsweise bei 15 U/min, liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Mindestdrehzahl (nmin) kleiner als 10 U/min, vorzugsweise kleiner gleich 8 U/min, ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis d) mehr als einmal, vorzugsweise viermal, durchgeführt werden. 6/13
    ixftfreichsches SSMä.Tft AT511612B1 2013-01-15
  8. 8. Startersystem zum Starten einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines stationären Gasmotors, mit mindestens einem Startermotor (2), dem von einer Energiequelle Energie zuführbar ist, wobei der Startermotor (2) mit einer Antriebswelle (5) der Brennkraftmaschine (1) verbindbar ist und durch den die Antriebswelle (5) antreibbar ist, wobei eine Steuereinrichtung (6) die Istdrehzahl (n) und/oder die Winkelgeschwindigkeit (ω) und/oder die Winkelbeschleunigung (a) der Brennkraftmaschine (1) überwacht, wobei die Steuereinrichtung (6) abhängig von der Istdrehzahl (n) und/oder der Winkelgeschwindigkeit () und/oder der Winkelbeschleunigung (a) die Energiezufuhr zum mindestens einen Startermotor (2) stoppt oder aktiviert, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Startermotor (2) als pneumatischer Startermotor (2) ausgebildet ist, der von einer Druckluftquelle (4) durch Druckluft antreibbar ist, wobei zwischen Druckluftquelle (4) und Startermotor (2) ein Druckluftventil (3) vorgesehen ist, wobei das Druckluftventil (3) zwischen einer vollständig geöffneten Stellung und einer vollständig geschlossenen Stellung umschaltbar ist, wobei die Steuereinrichtung (6) zum Stoppen der Druckluftzufuhr das Umschalten des Druckluftventils (3) in die vollständig geschlossene Stellung und zum Aktivieren der Druckluftzufuhr das Umschalten des Druckluftventils (3) in die vollständig geöffnete Stellung veranlasst. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 7/13
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