NO116371B - - Google Patents

Description

Maskinanlegg omfattende minst en større oppladet hovedmotor og en eller flere hjelpemotorer.

Véd motorer som arbeider etter diesel-prinsippet søker man å øke den avgitte effekt ved oppladning, det vil si ved å for-syne sylindrene med spyleluft av høyere trykk enn atmosfæretrykket. Dette inne-bærer at en større vektmengde luft kan delta i prosessen, en større brenselmengde kan tilføres og den angitte effekt øker. Må-let er å oppnå maksimal luftmengde, og denne begrenses av at motorens maksimal-trykk er gitt ved konstruktive data. Her er det altså satt en bestemt grense, som ikke kan overskrides ved en gitt motorkonstruk-sjon. Den tilførte brenselmengde er dess-uten gitt ved den sammenheng som antas å bestå mellom trykk og temperatur ved maksimumspunktene.

Da såvel maksimumtrykk som kom-pressionstemperatur er avhengig av motorens kompressionsforhold, er det med hen-syn til oppladningen et ønskemål å holde dette så lavt som mulig. Den praktiske be-grensning ligger her i at motoren skal kunne starte uten oppladning, det vil si kompressionen skal være tilstrekkelig stor til i en kald motor og med et begynnelses-trykk av luften som hovedsakelig tilsvarer atmosfæretrykket, å gi en kompressions-temperatur som overstiger brenslet anten-nelsestemperatur.

En økning av luftens temperatur ved kompressionens begynnelse utover det normale innvirker i påtakelig grad på kompressionssluttemperaturen og gjør det mulig å velge et lavt kompressionsforhold. Man har forsøkt å oppnå en sådan leilighetsvis oppvarmning av luften, som ikke er ønske-lig for maskinens normale drift, ved å an-bringe oppvarmningsanordninger i spyle-luftkanalene eller ved å la varmt vann sir-kulere i kjølesystemet slik at sylinderveg-gene varmer opp luften.

Dette gir imidlertid en dårlig effekt i forhold til de anvendte anordningers om-fang, og ifølge foreliggende oppfinnelse foreslåes nu at man ved et maskinanlegg f. eks. for fartøysdrift, som omfatter minst en større oppladet forbrenningsmotor (hovedmotor) og en eller flere mindre forbrenningsmotorer (hjelpemotorer) til drift av hjelpemaskiner eller elektriske generatorer, foretar sådanne anordninger at avgasser fra hjelpemotorene ved start av hovedmotoren kan ledes til sistnevntes spyleluftsystem.

Ved et fartøysanlegg pleier hjelpemotorenes effekt med et rundt tall å være 10 pst. av hovedmotorens. Hjelpemotorene er vanligvis av 4-taktstypen og det er in-gen vanskeligheter forbundet med å starte dem. Hovedmotoren er avhengig av hjelpemotorene for drift av en del hjelpeanord-ninger samt for belysningen i maskinrom-met, og det kan derfor forutsettes at hovedmotoren aldri startes uten at i det min-ste noen av hjelpemotorene er i drift.

Avgassene fra hjelpemotorene innehol-der en viss mengde uforbrent luft, som sammen med luften i hovedmotorens spyle-system gir en blanding hvor riktignok den tilgjengelige surstoff mengde per volum-enhet er mindre enn normalt, men hvor blandingstemperaturen er slik at tennings-betingelsene for brenslet godt og vel opp-fylles, selv om hovedmotorens kompressionsforhold er så lavt at tenningstemperaturen for normalt dieselbrensel ikke ville bli oppnådd dersom kompressionen var på-begynt ved atmosfæretrykk og normal rom-temperatur.

På vedlagte tegning er oppfinnelsen eksempelvis vist skjematisk tilpasset ved et fartøysanlegg omfattende en femsylindret hovedmotor og to flersylindrete hjelpemotorer.

Hovedmotoren er av totaktstypen, og ved hver sylinder 1 finnes en luftpumpe 2, som på hensiktsmessig måte drives fra de respektive sylindres veivmekanisme. Disse pumper som er dobbeltvirkende og har et transportvolum som passende er 20 å 60 pst. større enn den tilsvarende arbeids-sylinders slagvolum, arbeider i serie med en kompressor 3, som blir drevet av en med hovedmotorens avgasser matet turbin 4. Umiddelbart inntil denne er anordnet en kjøler 13, og fra denne strekker en forde-lingsledning 5 seg langsmed hele motoren frem til de forskj ellige luftpumper. De sistnevnte står hensiktsmessig i forbindelse med en for samtlige sylindre felles, i stati-vet innbygget spyleluftbeholder hvor den pulserende luftstrøm utjevnes og fordeles til de forskjellige sylindre. Avgassene fra hovedmotoren samles i en ledning 6, og fø-res gjennom turbinen til en avløpsledning 7.

I anlegget inngår to hjelpemotorer 8, f. eks. av firetaktstypen, hvis avglassled-ninger 9 og 10 er ført sammen i en felles ledning 11. I denne ledning finnes en tre-veisventil 12, gjennom hvilken hjelpemotorenes avgasser kan ledes enten direkte til avløpsledningen 7 eller til hovedmotorens luftfordelingsledning 5. For å gjøre det mulig å utnytte avgassene også etter at ho-vedmaskinens avgassdrevne kompressor har begynt å arbeide, kan eventuelt en på hensiktsmessig måte drevet vifte eller kompressor 14 anordnes, som avtar hele eller en del av gassmengden fra den avgassfø-rende ledning 15 og øker dens trykk over mottrykket i spyleluftledningen. Såvel den egentlige gassførende ledning 15 som den ledning 16 som kommer fra. kompressoren, er tilsluttet motorens luftfordelingsledning etter kjøleren 13 så gassene ikke behøver å passere denne. Begge de gassførende led-ninger stenges innved luftfordelingslednin-gen av automatiske tilbakeslagsventiler 17 resp. 18, som forhindrer at overladnings-luften, når den avgassdrevne kompressor kommer opp i full kapasitet, trenger ut i avgassledningene. Mellom kompressoren 14 og gassledningen 15 befinner seg en treveis-ventil 19, som gjør det mulig å stenge av forbindelsen med gassledningen og i stedet forbinde kompressorens inntak med friluft. Ved starten kan kompressoren 14 levere luft parallelt med gasstilførse-ien, for senere, når kompressoren 3 begynner å arbeide, å koples om og anvendes til å øke trykket på avgassene. Hvis hovedmotorens omdreinings-retning skal forandres under drift, eller ved gang i havn eller andre trange farvann hvor gjentatte manøver kan ventes, bør det treffes forholdsregler for leilightesvis å øke ladningslufttemperaturen. I første rekke bør kjøleren koples ut, hvilket lett skjer dersom kjølesløyfene i samme er forsynt med reguleringsventil 20. Videre kan i slike tilfeller en passende mengde avgass slippes inn i systemet for å garantere at motoren virkelig starter i den nye bevegelsesretning.

Hovedmotoren er slik konstruert og anordnet at maksimumstrykket i samme, som jo er en funksjon av kompressionssluttrykket, heller ikke når motoren ved normal be-lastning får tilført luft av høyt trykk fra begge kompressorer 3 og 2, blir påtakelig høyere enn ved en alminnelig dieselmotor. Dette medfører at kompressionssluttemperaturen når motoren startes og således bare luftpumpene 2 fungerer, blir for lavt til at det inntreffer tenning av den inn-sprøytede olje.

Treveisventilen 13 stilles derfor ved start slik at hjelpemotorenes avgass ledes inn i spyleluftledningen 5, hvor den blir blandet med den luft som pumpene 2 suger forbi kompressoren 3. Umiddelbart i starten er motorens behov for luft litet og trykket av luften er lavt. Den tilførte gass har da vesentlig innflytelse på temperaturen i gassluftblandingen. Alt etter som motoren kommer opp i omdreiningstall økes luft-tilgangen, men samtidig stiger trykket når kompressorén 3 begynner å arbeide. Pro-portionene mellom luft og gass endres etter-hånden, og blandingstemperaturen synker. Det opprettholdes imidlertid balanse mellom synkende temperatur og stigende trykk så kompressionssluttemperaturen hele ti-den overstiger minimumskravene.

Ved en større totaktsmotor f. eks. kan man regne et kompressionsforhold, e = 11,5 som det laveste for en tilfredsstillende tenning. I nedenstående tabell er det angitt en del forskjellige verdier for en slik motor og en motor ifølge oppfinnelsen. Kompres-sionseksponenten er i begge tilfeller satt til n = 1,32 ved start og n = 1,36 ved drift. Begge motorer forutsettes å være forsynt med kjølere så lufttemperaturen ved kompressionens begynnelse under drift kan holdes uforandret. I siste kolonne er angitt en sammenlikningsverdi, «tenningstallet», som er roten av produktet av trykk og temperatur ved kompressionens slutt multiplisert ved forskjellen mellom den ab-soiutte temperatur hos luften etter kompressionen resp. hos den innstrømmende olje.

Trykk (i kg/cm-) og temperatur (abs)

ved kompressionens begynnelse er angitt med indeks 1 og ved kompressionens slutt med indeks 2. Indeks O er anvendt for temperaturen for den innstrømmende olje.

Ved en vanlig motor som opplades til 1,5 ata blir således kompressionssluttrykket 41,6 kg/cm<2>, som er den største verdi man kan tillate uten en vesentlig omkonstru-ering av motoren. Tenningstallet ved start 44000, må ansees som et minimum og det stiger helt opp til 112000 ved full belast-ning.

Ved en motor med lavt kompressionsforhold blir tenningstallet ved et startfor-søk uten trykk på luften og ved normal lufttemperatur bare 31000 som er for litet for at det skal inntreffe tenning. Hvis man for hovedmotorens vedkommende rekner med at turtallet ved start er 20 pst. av fullt turtall, og at hjelpemotorens effekt er 10 pst. av hovedmotorens effekt samt har en avgasstemperatur etter hjelpemotoren på 650° C, skulle man få en blandingstempe-ratur i spyleluftledningen ved hovedmotoren på 144° C eller 417° K når hjelpemotorenes avgasser ledes til hovedmotoren.

Den temperaturøkning som derved oppnås gir et tenningstall på 69 000, som er mer enn tilstrekkelig, og gir anledning til start med anvendelse av betraktelig mindre avgassmengde eller -temperatur enn det som er angitt i eksemplet. Ved oppladning til 1,5 ata blir kompresjonssluttrykket bare 29,8 kg/cm<2> og tenningstallet 67 000, dvs. mindre enn ved den først nevnte motor ved normal drift uten oppladning. Sistnevnte motor kan opplades til 2,09 kg/cm<2> før kompresjonssluttrykket kommer opp i samme verdi som ved først-nevnte motor, men kompresjonssluttempe-raturen er da lavere enn ved denne.

Anlegget som er vist og beskrevet oven-for må bare ansees som ett eksempel på oppfinnelsen, hvis detaljer kan varieres på mange måter innenfor rammen av etter-følgende patentpåstander. Hovedmotoren kan være av firetakts- eller totaktstypen. I det første tilfelle behøver man ikke tenke seg noen mekanisk drevne spylepumper. Ved totaktsmotorer kan man istedetfor de viste luftpumper anvende en eller annen form for hjelpedrift for avgassturbinaggre-gatet eller eventuelt anvende en spyleluft-vifte som drives seperat.

Hjelpemotorene kan være av vilkårlig slag og antall. Ved større anlegg må de nødvendige anordninger foretas for at en tilstrekkelig stor avgassmengde kan tilføres hovedmotoren eller hovedmotorene fra den eller de hjelpemaskiner som er i drift.

Claims (6)

1. Maskinanlegg, f. eks. for fartøysdrift, omfattende minst en større oppladet forbrenningsmotor (hovedmotor) og en eller flere mindre forbrenningsmotorer (hjelpemotorer) til drift av hjelpemaskiner eller elektriske generatorer, karakterisert ved hjelp av hvilke avgasser fra hjelpemotorene ved start av hovedmotoren kan ledes til sistnevntes spyleluftsystem.

2. Maskinanlegg som angitt i påstand 1, karakterisert ved at hovedmotoren er konstruert og utført med et så lavt kom-presjonsforhold, at kompresjonssluttem-peraturen, hvis der tilføres motoren luft med atmosfæretrykk og vanlig romtempe-ratur, ligger under tenningstemperaturen for normalt dieselbrensel.

3. Maskinanlegg som angitt i påstand 1 eller 2, hvor der er anordnet en kjøler mellom den avgassturbindrevne kompressor og hovedmotorens luftfordelingsledning, karakterisert ved at avgassledningen fra hjelpemotorene er tilsluttet sistnevnte etter kjøleren.

4. Maskinanlegg som angitt i påstand 3, karakterisert ved organer ved hjelp av hvilke kjøleren kan settes ut av funksjon, f. eks. ved start.

5. Maskinanlegg som angitt i en av de Ijregående påstander, karakterisert ved en kompressor som drives av en separat kraft-kilde og som skal øke avgassenes trykk før de ledes inn i hovedmotorens fordelings-ledning.

6. Maskinanlegg som angitt i påstand 5, karakterisert ved at inntaket for kompressoren som blir drevet separat, ved en ventilanordning kan avstenges fra gassledningen og settes i forbindelse med friluft.