DE850965C

DE850965C - Einrichtung fuer die Aufladung von Dieselmotoren fuer Fahrzeugantrieb

Info

Publication number: DE850965C
Application number: DEB5560D
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl-Ing Senger
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1943-02-28
Filing date: 1943-02-28
Publication date: 1952-09-29

Description

Einrichtung für die Aufladung von Dieselmotoren für Fahrzeugantrieb Bei der bekannten Aufladung von Dieselmotoren durch abgasgetriebene Turbogebläse werden die Düsenquerschnitte der Gasturbinen und die Abmessungen des Gebläserades so bestimmt, daß bei der Höchstleistung des Dieselmotors die erforderliche Luftmenge bei voller Drehzahl der Gebläsegruppe auf den erforderlichen Lade- und Spüldruck verdichtet wird. Bei der Verwendung von Dieselmotoren für Schiffsantriebe ändert sich bekanntlich das Drehmoment der Schraubenwelle angenähert mit der zweiten Potenz der Schraubendrehzähl, so daß z. B. bei halber Schraubendrehzahl nur '/a des normalen Drehmomentes erforderlich ist. Dementsprechend kann z. B. bei halber Schraubendrehzahl die Füllung des Dieselmotors, d. h. die eingespritzte Brennstoffmenge, der das Drehmoment angenähert verhältnisgleich ist, auf etwa 1/4 der normalen Füllung herabgesetzt werden. Es ist dann auch nicht mehr notwendig, daß das Auf ladegebläse bei halber Schraubendrehzahl den vollen Auflade- und Spüldruck erzeugt, wozu dieses auch nicht in der Lage ist. Vielmehr geht z. B. 'bei halber Drehzahl des Dieselmotors auch die Drehzahl der Gebläsegruppe auf etwa die Hälfte zurück, wobei das Gebläserad die Hälfte der normalen Luftmenge auf etwa 1/4 des normalen Auflagedruckes verdichtet. Dieser stark verringerte Auflagedruck genügt für den Beharrungszustand vollständig, da bei der stark verringerten Füllung des Dieselmotors eine Aufladung und Spülung nicht mehr in dem gleichen Maß erforderlich ist wie bei voller Füllung.
Anders liegen die Verhältnisse dagegen beim Manövrieren des Schiffes, insbesondere beim Übergang von Vorwärts- und kückwärtsfahrt. Hierbei ändert sich das Drehmoment der Schraube nicht mehr mit der zweiten Potenz der Umdrehungszahl (Kurve a, Abb. i), sondern nach der Kurve b der Abb. i, so daß beim Rückwärtsschlagen der Schraube, während das Schiff noch vorwärts fährt, ein wesentlich größeres Drehmoment auftritt als im Beharrungszustand. Dies wirkt sich besonders ungünstig aus bei elektrischer Mertragung der Energie zwischen Dieselmotor und Schraube, insbesondere bei Verwendung von Drehstrom. Hierbei wird beim Umsteuern zunächst die Drehzahl des Dieselmotors und des ,mit ihm gekuppelten Generators auf etwa 25 bis 40% der Normaldrehzahl herabgesetzt und dann der Elektromotor zum Antrieb der Schraube durch Tauschen zweier Phasen abgestoppt und in entgegengesetzter Drehrichtung asynchron hochgefahren. Bei diesem Umsteuervorgang treten vorübergehend hohe elektrische Ströme auf, die einer Steigerung des Drehmomentes am Dieselmotor entsprechen und eine Vergrößerung der Füllung des Dieselmotors erfordern, damit er nicht ste'henibleibt.
Je rascher der Umsteuervorgang ausgeführt wird, um so höher sind die erforderlichen DrehmorrWnte und damit die notwendige Füllung des Dieselmotors. Dabei wirkt es sich aber ungünstig aus, daß die Aufladegruppe entsprechend der herabgesetzten Drehzahl des Dieselmotors auch nur mit verringerter Drehzahl und verringertem Aufladedruc'k läuft, so daß die Spülung und Aufladung des Motors unvollkommen ist und damit das höchstmögliche Drehmoment' nicht ausgenutzt- werden kann.
Es ist bereits bekannt, Dieselmotoren, insbesondere Zweitaktdieselmotoren, mit zwei getrennten Gebläsen, nämlich für Spülung und Aufladung auszurüsten, die wahlweise von zwei parallel geschalteten Abgasturbinen oder mit Hilfe von Überholungskupplungen von der Welle des Dieselmotors selbst angetrieben werden. Weiterhin ist es bekannt, die Gebläse wahlweise von zwei parallel geschalteten Abgasturbinen oder je von einer fremden Kraftquelle, z. B. einem Elektromotor, anzutreiben, wobei - wiederum Überholungskupplungen zu Hilfe genommen werden. Wenn nun so ausgerüstete Dieselmaschinen mit herabgesetzter Drehzahl betrieben werden, so ist die Gasmenge für die beiden Abgasturbinen zweifellos geringer als bei voller Drehzahl und Vollast, so daß auch die Abgasturbinen nur langsam laufen. Ob dabei die Spül-und Aufladegebläse von der Abgasturbine oder von der Welle des Dieselmotors bzw. dem Fremdantrieb über die Überholungskupplung angetrieben werden, ist dabei nicht sicher. Keinesfalls ist es aber mit diesen bekannten Mitteln möglich, bei herabgesetzter Drehzahl des Dieselmotors den vollen Spül- und Aufladedruck zu erreichen, so daß auch bei Fahrzeugen, die mit so ausgerüsteten Dieselmotoren betrieben werden, nur eine unvollkommene Spülung und Aufladung erzielt wird.
Der Erfindung, die eine Einrichtung für die Auf-Ladung von Dieselmotoren für Fahrzeugantrieb mit zwei oder mehreren, von Abgasturbinen getriebenen, gas- und luftseitig parallel geschalteten Auflade-und Spülluftgebläsen zum Gegenstand hat, liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, mit deren Hilfe der volle Spül- und Aufladedruck auch bei herabgesetzter Drehzahl des Dieselmotors mit Sicherheit erreicht wird. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Teil der Abgasgebläse ga.s- und luftseitig abgeschaltet wird, während die anderen Aufladegebläse mit entsprechend höherer Drehzahl und damit höherem Spüldruck arbeiten.
Der ibesöndere Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß erstmalig auch bei verringerter Motordrehzahl der volle Aufladedruck und das volle Drehmäment erzielt werden, ohne daß zusätzliche Hilfsmittel, wie Fremdantriebe, Überholungskupplungen od. dgl., zu Hilfe genommen werden müssen.
In der Abb.2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, z. B. ein dieselelektrischer Schiffsantrieb, dargestellt. Hierbei bedeutet i den Dieselmotor, der z. B. sechs Zylinder 2 besitzt. Für die Aufladung und Spülung sind zwei selbständige Aufladegebläsegruppen A und B vorgesehen, von denen jede für die Hälfte der normalen Gas- und Luftmenge bemessen ist. Abweichend hiervon können die Aufladegebläsegruppen aber auch für verschiedene Anteile an der normalen Gas- und Luftmenge agsgelegt sein. Wichtig ist nur, daß jede Aufladegruppe für den gleichen verhältnismäßigen Anteil an der Gasmenge und an der Luftmenge bemessen ist. So kann beispielsweise die eine Aufladegruppe für 30°/o und die andere Aufladegruppe für 70% der normalen Abgas- und Luftmenge bemessen sein. Die Turbinen 3 und 3' der beiden Aufladegruppen A und B sind durch Abgasleitungen ,4 und 5, die beiden Gebläse 6 und 6' durch die Druckluftleitung 7 parallel geschaltet, so daß sie im normalen Betrieb wie eine einzige Aufladegebläsegruppe wirken. Nach der Erfindung wird nun 'beim Umsteuern der Drehrichtung die eine Aufladegebläsegruppe A gasseitig und luftseitig vorübergehend abgeschaltet, so daß nur noch die Aufladegebläsegruppe B von den Abgasen beaufschlagt wird und Aufladeluft liefert. Ist die Aufladegebläsegruppe A z. B. für 401% der normalen Gas- und Luftmenge ausgelegt und wird der Dieselmotor beim Umsteuern auf 40% der Normaldrehzahl herabgesetzt, so erhält die Gruppe B bei abgeschalteter Gruppe A ihre volle Gasmenge und kann daher mit voller Drehzahl laufen und den vollen Spüldruck erzeugen, da der Motor auch nur 400/0 -der Normalluftmenge ansaugt. Äuf diese Weise ist es möglich, den Dieselmotor beim Umsteuern mit höchster Füllung und dadurch mit höchstem Drehmoment zu betreiben, wodurch eine wesentliche Beschleunigung des Umsteuervorganges und damit eine Verbesserung der Manövriereigenschaften des Schiffes erreicht wird. Gasseitig wird die Aufladegebläsegruppe A der Abb.2 durch die beiden miteinander gekuppelten Drosselklappen 8 abgesperrt, deren Betätigung von Hand oder auch durch elektrische oder hydraulische Fernbetätigung io gleichzeitig mit der Umschaltung der elektrischen Anschlüsse für den zum Antrieb der Schiffsschraube dienenden Elektromotor erfolgen kann. Die Abschaltung des Gebläses 6 von der Druckleitung 7 erfolgt in einfacher Weise durch die Rückschlagklappe 9, welche sich schließt, sobald die Drehzahl der Aufladegruppe A absinkt.
Allgemein gelten diese L`berlegungen nicht nur für Schiffsantriebe. sondern auch für alle diejenigen Fälle, bei denen bei stark absinkender Drehzahl des Dieselmotors volle Füllung angestrebt wird, insbesondere z. 13. bei Lapdfahrzeugen, wie Lokomotivantrieben usw., wo z. B. bei Bergfahrt das volle Drehmoment bei stark herabgesetzter Drehzahl nötig ist. Man kann für solche Fälle auch die Aufladegebläsegruppe B durch eine Drosselklappe wahlweise absperrbar machen. Wenn dann die beiden Gruppen _-I und B nicht je für die Hälfte, sondern für verschiedene Anteile, z. B. A für 1/a und Gruppe B für =/3 der normalen Gas- und Luftmenge ausgelegt sind, so kann man bei 2/s der normalen Drehzahl nur Gruppe A, bei 1/s der normalen Drehzahl nur Gruppe B abschalten. Dadurch wird erreicht, daß stufenweise bei 2/s und 1/s der normalen Drehzahl jeweils der volle Auflade- und Spüldruck erzielt wird. Man kann auch durch Anordnung von drei oder mehr selbständigen Aufladegebläsegruppen eine noch sehr viel weiter gehende Unterteilung des Drehzahlbereiches erreichen, jedoch wird dies nur in Ausnahmefällen nötig sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung für die Aufladung von Dieselmotoren für Fahrzeugantrieb mit zwei oder mehreren von Abgasturbinen getriebenen, gas-und luftseitig parallel geschalteten Auflade- und Spülluftgebläsen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung vollen Spül- und Ladedruckes bei herabgesetzter Drehzahl des Dieselmotors ein Teil der Aufladegebläsegrup,pen gas- und luftseitig abgeschaltet wird, während die anderen Aufladegebläsegruppen mit entsprechend höherer Drehzahl und damit höherem Spüldruck arbeiten.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aufladegebläsegruppen vorgesehen sind, von denen jede für die Hälfte der normalen Gas- und Luftmenge bemessen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß -die Aufladegebläsegruppen für verschiedene Anteile an der normalen Gas-und Luftmenge ausgelegt sind und jede Aufladegrup,pe für den gleichen verhältnismäßigen Anteil an der Gasmenge und an der Luftmenge bemessen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abzuschaltende Aufladegruppe nur auf, der Gasseite durch Betätigung einer Drosselklappe abgeschaltet wird, während die Abschaltung auf der Luftseite selbsttätig durch eine Rückschlagklappe erfolgt.
5. Einrichtung nach Anspruch i bis _4, insbesondere für dieselelektrische Antriebe von Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der einen Aufladegruppe durch elektrische Betätigung der Drosselklappe auf der Gasseite selbsttätig und gleichzeitig mit der Umschaltung der elektrischen Anschlüsse für den zum Antrieb der Schiffsschraube dienenden Elektromotor erfolgt. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 436 492 und 498907.