DE862264C - Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number
DE862264C
DE862264C DES1927D DES0001927D DE862264C DE 862264 C DE862264 C DE 862264C DE S1927 D DES1927 D DE S1927D DE S0001927 D DES0001927 D DE S0001927D DE 862264 C DE862264 C DE 862264C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
reverse
combustion engine
turbine
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DES1927D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer AG
Original Assignee
Sulzer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer AG filed Critical Sulzer AG
Priority to DES1927D priority Critical patent/DE862264C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE862264C publication Critical patent/DE862264C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • F02B37/105Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump exhaust drive and pump being both connected through gearing to engine-driven shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

  • Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Aus-. führung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Propellers.
  • Aufgeladene Brennkraftmaschinen, insbesondere solche mit erhöhten Aufladedrücken, haben die Eigenheit, daß das erreichbare höchste Drehmoment bei Verminderung der Drehzahl stark abfällt, weil auch der Verdichter mit geringerer Drehzahl läuft und deshalb der mittlere Druck im Arbeitszylinder fällt. Beim Abbremsen eines Schiffs aus Vorwärtsfahrt stellt der von der Wasserströmung noch getriebene Propeller einer rückwärts drehenden Brennkraftmaschine ein ganz besonders erhöhtes Moment entgegen. Beim Umsteuern läuft die Brennkraftmaschine zunächst mit geringen Drehzahlen, also auch geringen Drehmomenten, welche weit unter dem umgekehrt gerichteten Moment des vom Wasser noch getriebenen Propellers liegen. Daraus ergibt sich die nachteilige Folge, daß Fahrzeuge mit aufgeladenen Brennkraftmaschinen erst nach einem längeren Auslaufweg die Maschine rückwärts in Gang bringen können und deshalb einen wesentlich längeren Bremsweg haben als Fahrzeuge mit nicht aufgeladenen Brennkraftmaschinen.
  • Der geschilderte Nachteil kann gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dadurch behoben werden, daß bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine der Auflädedruck, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, höher eingestellt wird als bei Vorwärtsgang. Hierbei ist aber wiederum darauf Bedacht zu nehmen, daß bei Rückwärtsdrehzahlen im hTormalber@ich der Aufladedruck nicht zu hoch wird. Bei einer Anlage zur Ausführung dieses Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang ein höherer Aufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang.
  • Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ermöglicht, bei Rückwärtslauf einer aufgeladenen Brennkraftmaschine schon bei verminderten Drehzahlen ein Drehmoment zu entwickeln, welches groß genug ist, den Propeller schon nach kurzem Auslaufweg rückwärts zu treiben. Hierdurch wird der gesamte Bremsweg bis zum Stillstand des Fahrzeugs wesentlich verkürzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf mannigfache Art durchgeführt werden. So kann z. B. der bei normaler Vorwärtsdrehzahl sich einstellende Ladedruck im Rückwärtsgang schon bei einer wesentlich kleineren Drehzahl eingestellt werden. Bei Einstellung auf Rückwärtsdrehrichtung kann schon im Stillstand oder mindestens bei sehr niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ein Aufladedruck eingehalten werden, der mindestens angenähert gleich groß ist, wie der bei normaler Vorwärtsdrehzahl eingehaltene Aufladedruck.
  • Für Vorwärtsgang und Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine einer Anlage nach der Erfindung kann je eine besondere Abgasturbine vorgesehen sein, von denen die für Rückwärtsgang bestimmte Turbine eine kleinere Schluckfähigkeit besitzt als die für Vorwärtsgang bestimmte Turbine. Bei Rückwärtsgang wird sich dann ein höherer Aufladedruck einstellen als bei Vorwärtsgang. Die für Vorwärtsgang bestimmte Turbine und die für Rückwärtsgang bestimmte Turbine können mit der gleichen Drehzahl laufen, wobei zweckmäßig die Rückwärtsturbine eine größere Zahl von Stufen besitzt als die Vorwärtsturbine. Hierbei sind beide Turbinen am besten auf der gleichen Welle angeordnet.
  • Bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine können an der Abgasturbine auch Düsen abgeschaltet werden, wodurch die Schluckfähigkeit vermindert und ein .höherer Aufladedruck eingestellt wird. Der Aufladeverdichter kann mit -einer -besonderen Antriebsmaschine gekuppelt sein, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine ein höherer Aufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang..
  • Eine Anlage nach der Erfindung kann z. B. einen volumetrisch - witkenden Verdichter und eine von den-Abgasen durchströmte Drosselvorrichtung besitzen, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang ein höherer Aufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang. Diese Drosselvorrichtung kann vor oder hinter einer Abgasturbine angeordnet und z. B.. erst nach Ingangsetzen der Brennkraftmaschine in Rückwärtsrichtung zur Wirkung gebracht werden. Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Fig. i bis 6 stellen den Verlauf der Drehmomente von Propeller bzw. Motoren bei verschiedenen Drehzahlen dar. Als Abszisse ist in allen Figuren im gleichen Maßstab die Drehzahl des Propellers bzw. des Motors aufgetragen, wobei der Wert ioo °/o der Drehzahl bei voller Maschinenleistung entspricht. Als Ordinate sind ebenso in allen Schaubildern die Momente aufgetragen. Mit dem Betrag ioo olo wurde das Drehmoment bei voller Vorwärtsfahrt bzw. bei voller Vorwärtsdrehzahl belegt. Fig. i veranschaulicht die Drehmomentverhältnisse, die an einem Propeller entstehen, während Fig. a bis 6 den Verlauf von Drehmomenten zeigen, die bei verschiedenen ausgewählten Ausführungsbeispielen der Erfindung nach Fig. 7 bis 13 eingehalten werden können.
  • Fig.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem für Vorwärtsgang und für Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine je eine besondere Abgasturbine vorgesehen ist.
  • Fig. 8 gibt eine Abgasturbine wieder, bei welcher im Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine Düsen abgeschaltet werden können.
  • Fig.9 und io lassen Anlagen erkennen, deren Aufladeverdichter mit einer besonderen Antriebsmaschine gekuppelt ist.
  • Fig. 11, 12 und 13 veranschaulichen die Abgasturbinen von Anlagen, welche eine von den Abgasen durchströmte Drosselvorrichtung besitzen.
  • Das Drehmoment, welches von einem Propeller bei verschiedenen Vorwärtsdrehzahlen der Antriebsmaschine entgegengesetzt wird, weist einen parabolischen Verlauf gemäß der ausgezogen gezeichneten Kurve Mpv (Fig. i) auf. Das Rückwärtsdrehmoment zeigt infolge der schlechteren Profilverhältnisse der in umgekehrter Richtung das Wasser bzw. die Luft durchschneidenden Propellerblätter einen niedrigeren Verlauf entsprechend der strichpunktierten Kurve M".. Sowohl der Verlauf von M"" als auch der Verlauf von M"r sind für den Anlauf des Fahrzeugs aus dem Stillstand aufgetragen. Der Momentenverlauf ändert sich wesentlich, wenn ein Fahrzeug durch Rückwärtsdrehen des Propellers aus Vorwärtsfahrt auf Stillstand abgebremst und gegebenenfalls weiter auf Rückwärtsfahrt beschleunigt werden soll.
  • Die strichpunktiert eingetragene Kurvenschar MA zeigt verschiedene Verläufe des Drehmoments beim Bremsen, die auf rechnerischem Wege unter Annahme des günstigsten Verlaufs ermittelt wurden. Der Kurve M@,bo ist die kürzeste Bremszeit bzw. der kürzeste Bremsweg zugrunde gelegt, während der Kurve Mb.... ein bedeutend längerer Bremsweg und eine längere Bremszeit zugrunde gelegt ist. Die Kurvenschar 1Vhb geht schließlich bei weiterer Verlängerung der Bremszeit bzw. des Bremsweges in die Kurve M" über, die für Rückwärtsanfahren aus Stillstand errechnet ist. Hilfsweise ist im Schaubild noch das für eine aufgeladene Brennkraftmaschine erreichbare höchstmögliche Vorwärtsantriebsmoment M", eingetragen. Aus dem Verlauf der Kurvenschar MA und der Kurve M,;, ergibt sich, daß das Fahrzeug nur in der der Kurve M"Ü "' entsprechenden langen Bremszeit abgebremst werden kann, weil nur diese eine Kurve bei allen Drehzahlen unter der Kurve Mnz verläuft. Würde versucht, das Fahrzeug in kürzeren Zeiten abzubremsen, so läge mindestens bei niedrigeren Drehzahlen die Momentenkurve MA über der Antriebsmomentenkurve M"" so daß die Brennkrafttnaschine gar nicht in Gang kommen könnte.
  • Wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine der Aufladedruck höher eingestellt als bei Vorwärtsgang, so wird in den Arbeitszylindern ein größerer Mitteldruck erreicht, der wiederum ein größeres Antriebsmoment an der Welle erzeugt. Sobald bei geringen Drehzahlen ein höheres Antriebsmoment erreicht wird, läßt sich ein Fahrzeug in bedeutend kürzerer Zeit, z. B. nach den Kurven 1"A"' oder lI J,j," usw., abbremsen.
  • In Fig. 2 bis 6 sind eine Reihe von Momentenverläufen dargestellt, die bei Einhaltung des Verfahrens nach der Erfindung erreicht werden können. Zum Vergleich ist in jedem Bild der normale Vorwärtsmomentenverlauf Mm", wie er schon aus Fig. i ersichtlich ist, eingetragen und darüber der bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung gesteigerte Momentenverlauf 31m, bei Rückwärtsdrehrichtung. Die Momentenkurven sind nicht schon von der Drehzahl o aus aufgetragen, sondern erst von einer Drehzahl aus, bei der die Maschine zu zünden beginnt. Bei Drehzahlen, die unter der Zünddrehzahl liegen, kann das Moment durch reichliche Zufuhr von Anlaßluft noch vergrößert werden.
  • Der Momentenverlauf nach Fig. 2 kann mit einer Maschinenanlage nach Fig. 7 erreicht werden, derjenige nach Fig. 3 mit einer Maschine nach Fig. 8, derjenige nach Fig.4 mit einer Maschine nach Fig.9 oder io, derjenige nach Fig.5 mit einer Maschine nach Fig. i i und 12 und schließlich derjenige nach Fig. 6 mit einer Maschine nach Fig. 13.
  • Die Maschinenanlage nach Fig.7 weist eine sechszylindrige Brennkraftmaschine i auf, die mit einem Kolbenverdichter 2 zur Verdichtung der Aufladeluft ausgerüstet ist. Dieser Kolbenverdichter ist unmittelbar mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelt. Die verdichtete Aufladeluft gelangt durch den Luftkanal 3 zu den Zylindern, während die Abgase durch die Leitung 4 zu einer der beiden Abgasturbinen 5 oder 6 strömen. Die Abgasturbine 5 ist bei Vorwärtsdrehrichtung in Betrieb, während die Abgasturbine 6 bei Rückwärtsdrehrichtung beaufschlagt ist.
  • Zum Umsteuern der Abgase auf die eine oder andere Turbine wird ein Drehschieber 7 verwendet, der in der einen Stellung die Zuführungsleitung 8 der Rückwärtsturbine 6 und in der anderen Stellung die Zuführungsleitung 9 der Vorwärtsturbine 5 abschließt. Nach Entspannung der Gase in einer der Abgasturbinen strömen sie durch die Leitung io, z. B. zur Ausnutzung der Restwärme, noch zu einem Wärmeaustauscher oder unmittelbar ins Freie. Die Leistung der Brennkraftmaschine i wird mittels der Welle ii auf einen Schiffspropeller i2 übertragen. Zur Unterstützung der Wellenleistung wird die Leistung der Abgasturbine über zwei die Drehzahl vermindernde Zahnradgetriebe 13 und die Flüssigkeitskupplung 14 der Welle i i zugeleitet.
  • Der Läufer 15 der Vorwärtsturbine 5 und der Läufer 16 der Rückwärtsturbine 6 sind auf der gleichen Welle 7 aufgekeilt. Die Schaufeln jedes Läufers sind so gestellt, daß die Vorwärtsturbine in Vorwärtsdrehrichtung und die Rückwärtsturbine in Rückwärtsdrehrichtung antreibt. Die Leitkanäle i9 der Rückwärtsturbine weisen einen kleineren Durchflußquerschnitt auf als die Leitkanäle 18 der Vorwärtsturbine, so daß die Rückwärtsturbine eine kleinere Schluckfähigkeit besitzt als die Vorwärtsturbine.
  • Dadurch wird bei Rückwärtsgang während der Spülung eine kleinere Luftüberschußmenge durch den Zylinder in die Abgasleitung hindurchgelassen als bei Vorwärtsgang. Die Brennkraftmaschine arbeitet also bei Rückwärtsgang mit einer höheren Aufladung und mit einem größeren Mitteldruck als bei Vörwärtsgang. Die Brennkraftmaschine erzeugt demnach bei Rückwärtsgang ein größeres Moment als bei Vorwärtsgang. Trotz des verminderten Durchflußquerschnitts der Rückwärtsturbine steht ihr ein größeres Wärmegefälle bei gleich großer Gasmenge zur Verfügung, so daß auch sie ein größeres Drehmoment abzugeben imstande ist.
  • Der Verlauf des Drehmoments bei Vorwärtsdrehrichtung und Rückwärtsdrehrichtung der Anlage nach Fig.7 ergibt sich aus Fig.2. Während das Vorwärtsmoment 11-Tmt, normal verläuft, liegt das Rückwärtsmornent 31, durchweg wesentlich über dem Vorwärtsmoment und erreicht bei voller Drehzahl sehr hohe Werte. Sollten sich bei erhöhter Drehzahl unzulässige Zünddrücke einstellen, so müßte eine Drehzahlbegrenzung für Rückwärtsfahrt vorgesehen oder durch Umführen einer Teilmenge des Abgases um die Rückwärtsturbine die Rufladung wieder begrenzt werden. Das Rückwärtsmoment müßte dann von einer mittleren Drehzahl an ungefähr auf dem Wert ioo % des normalen Moments gehalten werden.
  • Die Abgasturbine 2o nach Fig. 8 besitzt einzelne abschaltbare Düsengruppen und könnte z. B. iii einer Maschinenanlage nach Fig.7 an Stelle des aus Vorwärts- und Rückwärtsturbine bestehenden Aggregats eingesetzt werden. Der Läuferei (Fig.8) wird von einer Reihe von Düsengruppen 22, 23 und 24 beaufschlagt, die je über einen Kanal 25 bzw. 26 bzw. 27 mit Abgasen beliefert werden. Diese Teilkanäle 2; his 27 sind gestaffelt an die Abgasleitung 4 angeschlossen und können der Reihe nach durch einen Schieber 28 abgeschlossen werden. Dieser Schieber wird durch einen Servomotorkolben 29 eingestellt. der durch eine Feder 3o und den durch die Leitung 31 zugeführten Steuerdruck auf der einen Seite und durch den Abgasdruck auf der anderen Seite belastet ist.
  • Bei einem Abgasdruck, der unter dem gewünschten Normalwert liegt, wird infolge der Feder 30 eine größere Düsenzahl durch den Schieber 28 abgeschaltet als bei einem Druck, der über dem, Normalwert liegt. Dadurch entsteht insofern ein Ausgleich, als bei geringen Drehzahlen die Abgase gestaut und dadurch der Aufladedruck erhöht wird. Nur bei Rückwärtsfahrt wird zusätzlich durch die Leitung 31 ein .Steuermittel unter einem bestimmten Druck zugeführt, so daß auf den Servömotorkolben 29 ein gesteigerter Druck ausgeübt wird. Dadurch wird gegenüber dem Vorwärtsbetrieb eine vergrößerte Düsenzahl abgeschaltet und somit die Schluckfähigkeit der Turbine vermindert. Die verminderte Schluckfähigkeit läßt in den Zylindern der Brennkraftmaschine bei Rückwärtsfahrt eine höhere Aufladung entstehen, die zu einem höheren Mitteldruck und damit einem größeren Antriebsmoment der Brennkraftmaschine führt.
  • Um die bei Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung der Brennkraftmaschine in gleicher Richtung drehende Turbine bei beiderlei Betrieb mit der, Kurbelwelle kuppeln zu können, ist noch ein Wechselgetriebe 32 vorgesehen, welches zusammen mit der Brennkraftmaschine umgesteuert . werden muß. Dieses Wechselgetriebe könnte zur Erleichterung des Umsteuerns auch auf einer Welle mit geringerer Drehzahl vorgesehen sein. Zweckmäßig werden zum Schalten elektrische oder magnetische Kupplungen verwendet.
  • Der Momentenverlauf, der bei Anwendung einer Abgasturbine nach Fig. 8 erreicht wird, ist durch Fig. 3 dargestellt. Wiederum stellt die Kurve M.,, das Vorwärtsmoment einer aufgeladenen Maschine dar, während die Kurve Mm,. den Verlauf des Moments für Rückwärtsdrehrichtung der Maschine nach Fig. 8 darstellt. Entsprechend der Abschaltung bzw. Zuschaltung der einzelnen Düsengruppen verläuft das Moment sägenförmig. Zunächst steigt es entsprechend der Drehzahlsteigerung an, fällt aber bei Eröffnen eines neuen Teilkanals wieder ab, um danach entsprechend der Drehzahl von neuem wieder anzusteigen und so fort, bis bei voller Drehzahl alle Teilkanäle geöffnet sind. Bei Vorwärtsdrehrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Turbine nach Fig. 8 wird das Antriebsmoment Mm' ebenso in sägenförmiger Art, jedoch in niedrigerer. Lage der Kurve Mm,. folgen.
  • Die Brennkraftmaschinenanlage nach Fig. 9 zeichnet sich dadurch aus, daß der Verdichter 33 nicht durch die Brennkraftmaschine i, sondern durch eine besondere Antriebsmaschine 34, z. B. eine 'besondere Brennkraftmaschine, angetrieben wird. Die Abgase strömen durch eine Abgasturbine 35 in den Abgaskanal io. Die Leistung der Abgasturbine wird wieder über ein Wechselgetriebe 32 und ein Zahnradgetriebe 13 auf -die Welle i i eines Schiffspropellers 12, übertragen. Durch Einstellen der Drehzahl der Antriebsmaschine 34 des Verdichters 33 kann der Aufladedruck auf die gewünschte Höhe gebracht werden.
  • Das Antriebsmoment einer Anlage nach Fig.9 kann z. B. entsprechend der eingestellten Aufladehöhe bei Vorwärtsdrehrichtung der Kurve Mm,, der Fig.4 folgen und bei Rückwärtsfahrt bei allen Drehzahlen in Rückwärtsdrehrichtung auf dem Höchstwert iooo/ogemäß derKurvel1l,nreingehalten v@erden. Durch geeignete Einstellung der. Drehzahl des Verdichters könnte auch bei niedrigen Rückwärtsdrehzahlen ein noch größeres Moment eingehalten werden, so daß entsprechend der Kurvenschar nach Fig. i eine noch kürzere Bremszeit erreicht würde.
  • Die Abgasturbinenanlage nach Fig. io kann z. B. bei einer Anlage nach Fig. 9 verwendet werden. Der als axialer Turboverdichter ausgebildete Verdichter 33 wird außer durch die besondere Antriebsmaschine 34 auch noch durch die Abgasturbine 35 getrieben. Die von der Maschine 34 aufzubringende Leistung vermindert sich also um die von der Abgasturbine erzeugte Leistung. Die Abgasturbine kann mindestens bei. Rückwärtsfahrt mit der Schraubenwelle nicht mehr gekuppelt sein, weil diese beiden Wellen in verschiedener Richtung drehen. Bei Vorwärtsfahrt könnte zur Abgabe eines Leistungsüberschusses eine ein- und ausschaltbare Kupplung oder ein elektrischer Stromerzeuger verwendet werden.
  • Die Turbine 36 nach Fig. i i kann z. B. an Stelle der Turbinen 5 und 6 einer. Anlage nach Fig.7 verwendet werden. Der Läufer 37 ist mit einer radialen Beschaufelung versehen, welcher die Abgase durch die Leitung 4. vcu innen zugeführt werden. In der Leitung 4 befindet sich ein Ringschieber 38, der einen Ringkolben 39 besitzt. Der ringförmige Zylinderraum 43 dieses Kolbens ist durch eine öffnung 42 mit dem Abgaskanal 4 verbunden, so daß der Ringkolben 39 von der einen Seite durch den Abgasdruck belastet ist. Eine Feder .;.o und außerdem der durch die Leitung 41 zugeführte Steuerdruck belasten den Ringkolben 39 von der anderen Seite, und zwar so, daß bei steigendem Abgasdruck eine größere Eintrittsfläche in die radiale Beschaufelung des Turbinenrades 37 freigegeben wird als bei kleinerem Abgasdruck.
  • Es wird hierdurch schon ein gewisser Ausgleich der Aufladedrücke dermaßen. erreicht, daß bei niedrigerenDrehzahlen einverhältnismäßig größerer Aüfladedruck entsteht. Bei Rückwärtsdrehrichtung der Brennkraftmaschine wird außerdem durch die Leitung 41 noch ein Steuerdruck zugeführt, so daß eine noch stärkere Verminderung des Durchflußquerschnitts entsteht und damit eine entsprechende Erhöhung des Aufladedruckes.
  • Das Drehmoment für die beiden Drehrichtungen verläuft im Sinne des in Fig. 5 gezeigten Schaubildes. Schon die Drehmomentenkurve Mm,' für Vorwärtsdrehrichtung liegt über der normalen Vorwärtsmomentenkurve lf@l,nv, und zwar infolge der durch die Feder 40 (Fig. i i) erzeugten Drosselung. Durch die vermehrte .Drosselung mittels des Steuerdruckes kann gemäß der Kurve jbl"". der Momentenverlauf für Rückwärtsbetrieb entsprechend angehoben werden.
  • Eine ähnliche Wirkung wie bei der Turbine i i läßt sich auch erzielen, wenn eine Drosselstelle, wie in Fig. 12 gezeigt, hinter der Turbine 36 angeordnet ist. In der Abgasleitung io ist in diesem Fall eine Drosselklappe 44 angeordnet, mit deren Hilfe die gleiche Wirkung wie durch den Ringschieber 38 nach Fig. i i erzielt werden kann. Der Einstellhebel 45 der Drosselklappe 44 kann z. B. mit der Umsteuervorrichtung der Brennkraftmaschine derart verbunden sein, daß bei Einstellung auf Rückwärtsfahrt eine selbsttätig erhöhte Drosselung eingestellt wird. Es kann auch bei dieser Anlage ein Momentenverlauf gemäß dem Schaubild nach Fig. 5 erreicht werden.
  • Die Abgasturbinenanlage nach Fig. 13 kann ebenfalls bei einer Maschinenanlage nach Fig. 7 an Stelle der beiden Turbinen 5 und 6 verwendet werden. Die Turbine 46 (Fig.13) besitzt eine Abschlußklappe 47 und einen Umgehungskanal 48. Bei Rückwärtsfahrt wird die Klappe 47 in die geschlossen gezeichnete Stellung 47' gebracht, so daß durch den Abgasdruck das Ventil 49 der Feder 5o entgegengedrückt wird. Die Abgase strömen dann durch die Umgehungsleitung 48 unmittelbar in die Abgasleitung io. Die Spannung der Feder 5o ist so eingestellt, daß bei Rückwärtsdrehrichtung ein höherer Aufladedruck entsteht als bei Vorwärtsdrehrichturig. Die Feder kann so ausgebildet sein, daß bei Rückwärtsdrehrichtung der Abgasdruck in der Leitung 4 und damit der Rufladedruck bei allen Drehrichtungen ungefähr auf konstanter Höhe bleiben.
  • Bei der Maschine nach Fig. 13 entsteht bei Rückwärtsbetrieb ein Verlauf des Moments, wie er durch die .Kurve M"Zr in Fig. 6 dargestellt ist. Insbesondere bei niedrigeren Drehzahlen verläuft diese Momentenkurve wesentlich über der normalen Vorwärtsmomentenkurve Mm2" so daß eine verkürzte Bremsung des Fahrzeugs ermöglicht wird.
  • Die Erfindung eignet sich besonders für den Betrieb von Zweitaktbrennkraftmaschinenanlagen. Sie kann aber auch ebensogut bei Viertaktanlagen verwendet werden. Die Einstellvorrichtungen für die Erhöhung des Abgasdruckes werden zweckmäßig mit der Umsteuervorrichtung der Brennkraftmaschine mechanisch verbunden, so daß die Erhöhung des Rufladedruckes bei Rückwärtsdrehrichtung selbständig erfolgt.
  • Als volumetrische Verdichter können Kolbenverdichter mit hin und her gehenden Kolben, Drehkolbenverdichter, * Rootsgebläse usw. verwendet werden. Es können auch Turboverdichter, z. B. Axialverdichter oder Radialverdichter, Verwendung finden. Als Turbinen können ebenso Axial- wie Radialturbinen in Frage kommen. Hierbei kann die Stufenzahl beliebig, z. B. nach der gewünschten Schluckfähigkeit, gewählt werden. Für gesondert angetriebene \"erdichter kann jede Art von Antriebsmaschinen Verwendung finden, z. B. außer Brennkraftmaschinen auch Elektromotoren, Dampfmaschinen usw.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, finit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Propellers, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine der Aufladedruck höher eingestellt wird als bei Vorwärtsgang.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der bei normaler Vorwärtsdrehzahl sich einstellende Ladedruck im Rückwärtsgang schon bei einer kleineren Drehzahl als Normaldrehzahl eingestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung auf Rückwärtsdrehrichtung schon bei Stillstand der Brennkraftmaschine ein Aufladedruck eingehalten wird. der mindestens angenähert gleich groß ist wie der bei normaler Vorwärtsdrehzahl eingehaltene Aufladedruck.
  4. 4. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i zum Antrieb von Fahrzeugen, die mindestens eine umsteuerbare, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Propellers aufweisen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang ein höherer Aufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang.
  5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Vorwärtsgang und für Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine (i) je eine besondere Abgasturbine vorgesehen ist, von denen die für Rückwärtsgang bestimmte Turbine (6) eine kleinere Schluckfähigkeit besitzt als die für Vorwärtsgang bestimmte Turbine (5), so daß sich bei Rückwärtsgang ein höherer Rufladedruck einstellt als bei Vorwärtsgang.
  6. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für Vorwärtsgang bestimmte Turbine (5) und die für Rückwärtsgang bestimmte Turbine (6) mit gleicher Drehzahl laufen und die Rückwärtsturbine eine größere Stufenzahl besitzt als die Vorwärtsturbine.
  7. 7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für Vorwärtsgang bestimmte Turbine und die für Rückwärtsgang bestimmte Turbine auf der gleichen Welle (17) angeordnet sind. B. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine an der Abgasturbine Düsen (22, 23, 24) abgeschaltet werden, wodurch die Schluckfähigkeit vermindert und ein höherer Rufladedruck eingestellt wird. 9. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der _Aufladeverdichter (33) mit einer besonderen Antriebsmaschine (34) gekuppelt ist, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine (i) ein höherer Rufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang. io. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen volumetrisch wirkenden Verdichter und eine von den Abgasen durchströmte Drosselvorrichtung, mit deren Hilfe bei Rückwärtsgang ein höherer Rufladedruck eingestellt werden kann als bei Vorwärtsgang. i!. Anlage nach, Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbine (37) ein Drosselorgan (38) vorgeschaltet ist, welches bei Rückwärtsgang der Maschine zur Wirkung gebracht werden kann. 12. Anlage nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbine (36) ein Drosselorgan (44) nachgeschaltet ist, welches bei Rückwärtsgang der Brennkraftmaschine zur Wirkung gebracht werden kann.
DES1927D 1943-03-10 1943-03-10 Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens Expired DE862264C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES1927D DE862264C (de) 1943-03-10 1943-03-10 Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES1927D DE862264C (de) 1943-03-10 1943-03-10 Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE862264C true DE862264C (de) 1953-01-08

Family

ID=7469397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES1927D Expired DE862264C (de) 1943-03-10 1943-03-10 Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE862264C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0066234A1 (de) * 1981-05-30 1982-12-08 Motoren-Werke Mannheim Aktiengesellschaft vorm. Benz Abt. stationärer Motorenbau Schiffs-Dieselmotor-Antriebsaggregat

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0066234A1 (de) * 1981-05-30 1982-12-08 Motoren-Werke Mannheim Aktiengesellschaft vorm. Benz Abt. stationärer Motorenbau Schiffs-Dieselmotor-Antriebsaggregat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1301608B (de) Ladeeinrichtung fuer Brennkraftmaschinen
DE3412283C2 (de) Turboverbundmotor
DE946936C (de) Verfahren und Einrichtung zum Aufladen und Spuelen von Brennkraftmaschinen
DE69923716T2 (de) Hochdruckgasturbinenaggregat mit hochdruckkolbenkompressor
DE19516971A1 (de) Verbrennungsmotor in Turbocompoundausführung mit Abgasbremse
DE102014106782A1 (de) Turboaufgeladener motor mit verwendung einer zylinderdeaktivierung
DE2544471C3 (de) Arbeitsraumbildende Brennkraftmaschine mit zwei oder mehreren in Reihe geschalteten Abgasturboladern
DE2617708B2 (de)
DE112016000402T5 (de) Ansaug- und abgasstrom-management für verbrennungsmotoren
DE3145835A1 (de) Verfahren zum betreiben des abgasturboladers einer kolben-brennkraftmaschine und kolben-brennkraftmaschine
DE2950802C2 (de) Entlastungssteuerung für Abgasturbolader
EP3722573A1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit einem abgasturbolader und einem elektrisch angetriebenen verdichter und vorrichtungen davon
DE862264C (de) Verfahren zum Betrieb von Schiffsantriebsanlagen mit mindestens einer umsteuerbaren, mit einem Aufladeverdichter und einer nachgeschalteten Abgasturbine versehenen Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Ausfuehrung des Verfahrens
DE1056428B (de) Verfahren zum Regeln einer Brennkraftkolben-maschine mit Abgasturbolader
DE920220C (de) Verbrennungsmotor
DE3224006A1 (de) Turboaufladegruppe fuer brennkraftmaschinen
DE4331943A1 (de) Aufladesystem für luftverdichtende Brennkraftmaschinen
EP3591186B1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine mit einem dem verdichter zugeordneten trimmsteller
DE69010812T2 (de) Turbolader, Vorrichtung und Antriebsmethode.
DE10156839A1 (de) Verfahren zum Ladungswechsel bei einem Verbrennungsmotor der Kolbenbauart und zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Ladungswechselsystem
EP0126468B1 (de) Verbrennungskraftmaschine mit einem durch Abgasenergie betreibbaren Lader
DE2834785A1 (de) Antriebsmaschine mit beschleunigungseinrichtung, insbesondere fuer ein panzerfahrzeug
DE1807070C3 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Drosselorgan in der Abgasleitung
DE2017115C3 (de) Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Verändern des Volumens des Verbrennungsraums
DE3101623A1 (de) Brennkraftmaschine