內(nèi)燃機(jī)、船舶和用于利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)(10)，其具有：發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其帶有廢氣側(cè)(AGS)和增壓流體側(cè)(LLS)；以及增壓系統(tǒng)(14)，其包括用于發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的增壓的廢氣渦輪增壓器(40)，它帶有在增壓流體側(cè)(LLS)上的壓縮器組件(41)和在廢氣側(cè)(AGS)上的渦輪組件(42)；壓縮機(jī)(3)，其初級(jí)側(cè)(I)聯(lián)接在增壓流體側(cè)(LLS)上而其次級(jí)側(cè)(II)聯(lián)接在廢氣側(cè)(AGS)上，其中，設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)(4)聯(lián)結(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)(1)處，其中，電機(jī)(4)作為發(fā)電機(jī)可由發(fā)動(dòng)機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)或者作為馬達(dá)可驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，并且其中，壓縮機(jī)(3)經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(13)可直接由電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)、船舶和用于利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的內(nèi)燃機(jī)(Brennkraftmaschine)。本發(fā)明另外涉及一種根據(jù)權(quán)利要求10的船舶(Wasserfahrzeug)以及一種根據(jù)權(quán)利要求12的用于利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行船用供電網(wǎng)(Schiffsversorgungsnetz)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開頭所提及的類型的內(nèi)燃機(jī)在文件DE 103 15 148 Al中來說明。在合適的閥位置中在開頭所提及的類型的內(nèi)燃機(jī)中可將由壓縮機(jī)輸送的空氣引導(dǎo)到廢氣渦輪增壓器的渦輪上。通過該措施在從怠速運(yùn)行過渡到較高的負(fù)荷階段(Laststufe)時(shí)獲得較自發(fā)的響應(yīng)特性。
[0003]壓縮機(jī)支持的渦輪增壓的其它方式例如可從文件DE 33 17 017 AU DE 42 10070 Cl或GB 21 21 474 A得悉，其然而在從怠速運(yùn)行過渡到較高的負(fù)荷階段時(shí)不允許自發(fā)的響應(yīng)特性。
[0004]除了較自發(fā)的響應(yīng)特性之外，在從怠速運(yùn)行過渡到較高的負(fù)荷階段時(shí)此外值得期望值的是比較高的靈活性或者說動(dòng)態(tài)性，利用其可提供自發(fā)的響應(yīng)特性。對此，迄今的措施證實(shí)為還值得改善。這通常不僅適用于內(nèi)燃機(jī)的單級(jí)增壓而且適用于兩級(jí)增壓。就此而言，在文件DE 198 37 978 Al和GB 21 21 474 A中所提及的措施還更加證實(shí)為不足夠，因?yàn)楫?dāng)涉及在從怠速運(yùn)行過渡到較高的負(fù)荷階段的情況下獲得高靈活性的和自發(fā)的響應(yīng)特性時(shí)其僅使內(nèi)燃機(jī)能夠比較遲鈍地對功率要求進(jìn)行反應(yīng)。
[0005]一種完全不同的方案例如可由文件US 6，840，045 B2得悉，在其中明確考慮較遲鈍的響應(yīng)特性的情況下涉及使內(nèi)燃機(jī)設(shè)有較寬的旋轉(zhuǎn)功率譜。在其中原則上提出以內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行以馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的形式的第一電機(jī)(Elektromaschine)并且將該第一電機(jī)與第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)(其聯(lián)接到渦輪增壓器的軸處)聯(lián)結(jié)。這根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度使第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)能夠作為發(fā)電機(jī)(在內(nèi)燃機(jī)的較低的旋轉(zhuǎn)速度下)而或作為馬達(dá)(在內(nèi)燃機(jī)的較高的旋轉(zhuǎn)速度下)。在內(nèi)燃機(jī)的較高的旋轉(zhuǎn)速度下第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的附加地產(chǎn)生的電功率因此可與第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的功率一起被回饋至內(nèi)燃機(jī)，以實(shí)現(xiàn)還更高的總功率。一種類似的方案在文件WO 2008/079180 Al中來說明。
[0006]然而這樣的方案不有助于針對性地提高內(nèi)燃機(jī)的自發(fā)的響應(yīng)特性。而這樣的方案(如例如大概在文件DE 10 2007 010 027 Al中所述)用于為混合驅(qū)動(dòng)提供第一方式。對此，在文件DE 10 2007 010 027 Al中說明一種帶有發(fā)動(dòng)機(jī)(Brennkraftmotor)的傳動(dòng)系(Antriebsstrang)以及一種以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的以馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的形式的電機(jī)。經(jīng)由控制儀，該馬達(dá)/發(fā)電機(jī)與設(shè)計(jì)為馬達(dá)的用于驅(qū)動(dòng)壓縮器的第二電機(jī)和作為發(fā)電機(jī)由在廢氣流中的渦輪所驅(qū)動(dòng)的第三電機(jī)聯(lián)結(jié)在一起。用于驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)所需的電能(受電子裝置控制)被從第三電機(jī)導(dǎo)引至第二電機(jī)。由此始終有用于運(yùn)行壓縮器的最佳的運(yùn)行點(diǎn)供第二電機(jī)使用。對于第三電機(jī)提供多于剛好被第二電機(jī)需要的電能的情況，其可被用于設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的第一電機(jī)的運(yùn)行(也就是說用于所謂的電氣助力)。備選地或者附加地，電能也可被存儲(chǔ)在蓄能器中。供使用的功率在電機(jī)之間借助于控制部的再分配比較負(fù)責(zé)并且不有助于發(fā)動(dòng)機(jī)的自發(fā)的響應(yīng)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]就此而言本發(fā)明其目的在于說明一種開頭所提及的類型的內(nèi)燃機(jī)以及一種船舶和一種用于利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法，在其中不僅改善了在從怠速運(yùn)行過渡到較高的負(fù)荷階段時(shí)自發(fā)的響應(yīng)特性，而且此外改善自發(fā)的響應(yīng)特性的靈活的可支配性。尤其應(yīng)提供帶有比較高的節(jié)奏(Taktung)的自發(fā)的響應(yīng)特性。
[0008]涉及內(nèi)燃機(jī)的目的利用一種開頭所提及的類型的內(nèi)燃機(jī)來實(shí)現(xiàn)，在其中根據(jù)本發(fā)明還設(shè)置了權(quán)利要求1的特征部分的特征。
[0009]對此根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)設(shè)置用于擴(kuò)展開頭所提及的內(nèi)燃機(jī)，其聯(lián)結(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)處。換言之，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)聯(lián)結(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸處、尤其以發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。這樣有利地設(shè)計(jì)的電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其由其曲軸驅(qū)動(dòng)或者可作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其其曲軸。根據(jù)本發(fā)明的方案此外設(shè)置成，壓縮機(jī)可經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(Antriebskopplung)直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。換言之，電機(jī)、尤其作為馬達(dá)可經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。換言之，本發(fā)明的方案不同于現(xiàn)有技術(shù)狀況設(shè)置成，設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率實(shí)際上無轉(zhuǎn)化損失地且因此尤其無時(shí)間損失地供壓縮機(jī)使用。對此尤其設(shè)置成，設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)的功率在任何可能的運(yùn)行模式中被提供給壓縮機(jī)使用，而沒有功率的中間存儲(chǔ)、尤其沒有電氣中間存儲(chǔ)。
[0010]有利地設(shè)置成將該運(yùn)行模式構(gòu)造為所謂的間隔模式，借助于其使設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)的功率在重復(fù)的時(shí)間間隔中直接以驅(qū)動(dòng)的方式供壓縮機(jī)使用。
[0011]本發(fā)明的方案相應(yīng)地還涉及一種帶有根據(jù)本發(fā)明的方案的內(nèi)燃機(jī)開的開頭所提及的類型的船舶，其中，在帶有重復(fù)的時(shí)間間隔的間隔模式中壓縮機(jī)可經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該間隔模式作為特別優(yōu)選的例如適合于釣魚運(yùn)動(dòng)(Sportfischen),在其中船舶在重復(fù)的時(shí)間間隔中必須自發(fā)地響應(yīng)，以獲得從怠速運(yùn)行到比較高的負(fù)荷階段的過渡。比較高的負(fù)荷階段雖然絕大部分明顯低于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷運(yùn)行(Normallastbetrieb),然而在需要時(shí)可擴(kuò)充至全負(fù)荷運(yùn)行。優(yōu)選地，比較高的負(fù)荷階段處在全負(fù)荷運(yùn)行的40至60%之間的范圍中、優(yōu)選地在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷運(yùn)行的40至60%之間的范圍中(就發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)矩來測量)。
[0012]內(nèi)燃機(jī)尤其構(gòu)造成實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的所要求保護(hù)的方案的方法。本發(fā)明涉及一種相應(yīng)的用于利用前述類型的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法。該方法根據(jù)本發(fā)明具有多個(gè)運(yùn)行模式，如下:
起動(dòng)機(jī)模式、發(fā)電機(jī)模式、電氣助力模式(Elektroboostmodus)、螺動(dòng)行駛模式(Schleichfahrtmodus)和間隔模式。
[0013]起動(dòng)機(jī)模式在此構(gòu)造成使得發(fā)動(dòng)機(jī)由電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。該模式就此而言適應(yīng)于本身已知的起動(dòng)機(jī)特性，在其中電機(jī)作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。對此，電機(jī)例如可由電池來驅(qū)動(dòng)。
[0014]相反地，發(fā)電機(jī)模式構(gòu)造成使得電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。在該情況中電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電流并且該電流可在各方面被利用、另外用于車載網(wǎng)絡(luò)。[0015]電氣助力模式構(gòu)造成使得電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。在該情況中以比較高的響應(yīng)特性給螺旋槳提供比較高的驅(qū)動(dòng)功率；即由電機(jī)而且由內(nèi)燃機(jī)。
[0016]蠕動(dòng)行駛模式構(gòu)造成使得僅電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。該運(yùn)行模式證實(shí)為特別少噪聲并且例如適合于在港口中的機(jī)動(dòng)操縱(Manoevrieren)。對此尤其設(shè)置成，發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)不提供驅(qū)動(dòng)功率到螺旋槳處。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，用于運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法也具有前述間隔模式。間隔模式構(gòu)造成使得發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳并且在重復(fù)的時(shí)間間隔中電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。
[0018]示出的是，實(shí)際上壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由電機(jī)首先使能夠在比較短的和此外還高頻的時(shí)間間隔中將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)矩-功率從怠速運(yùn)行提升到比較高的功率范圍。基于經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器直接以電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的方案，在從怠速運(yùn)行過渡到比較高的負(fù)荷階段(此外其可以高節(jié)奏重復(fù))時(shí)產(chǎn)生特別自發(fā)的響應(yīng)特性。
[0019]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案可由從屬權(quán)利要求得悉并且詳細(xì)地說明有利的可能性，在目的提出的范圍中以及鑒于另外的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)上面所闡述的方案。
[0020]證實(shí)為特別有利的是，壓縮機(jī)在時(shí)間上受限制的時(shí)間間隔中有節(jié)拍地可直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該時(shí)間間隔優(yōu)選地低于10分鐘，然而獨(dú)立于此可明顯更小、有利地小于一分鐘、尤其小于30秒。鑒于該類型所測定的時(shí)間間隔證實(shí)為有利的是，在船舶中在前述間隔模式中運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)，使得船舶特別有利地可被用于釣魚運(yùn)動(dòng)。
[0021 ] 在間隔模式中壓縮機(jī)優(yōu)選地經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器直接由電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，其中以特別有利的方式電機(jī)由電池來驅(qū)動(dòng)。由此保證電機(jī)的供電。因此還保證經(jīng)由壓縮機(jī)附加地可設(shè)有高功率的發(fā)動(dòng)機(jī)的自發(fā)的且高靈活性的響應(yīng)特性。
[0022]示出的是，可在間隔模式中以在高于300轉(zhuǎn)每分鐘直至1600U/min(RPM)的轉(zhuǎn)速范圍中的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng)螺旋槳。附加地或備選地，對于間隔模式可提供在500與3000Nm之間的轉(zhuǎn)矩范圍中的轉(zhuǎn)矩。
[0023]在該方法的改進(jìn)方案的范圍中可無論如何在間隔模式中在上述時(shí)間間隔中以在轉(zhuǎn)速范圍中的轉(zhuǎn)速下限與轉(zhuǎn)速上限之間的至少一個(gè)斜坡(Rampe)來運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)。轉(zhuǎn)速下限有利地處在怠速運(yùn)行中或者略微在其之上。附加地或備選地，可能在所提及的轉(zhuǎn)矩范圍中的轉(zhuǎn)矩下限與轉(zhuǎn)矩上限之間經(jīng)歷至少一個(gè)斜坡。有利地，轉(zhuǎn)矩下限處在怠速運(yùn)行中。
[0024]前述間隔模式有利地例如可直接經(jīng)由控制部的模式按鍵操控實(shí)現(xiàn)。就此在間隔模式中可通過機(jī)械的互相作用主動(dòng)激活壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器。附加地或備選地，也可經(jīng)由增壓空氣缺乏(Ladeluftmangel)和/或速度選擇來引入間隔模式。在最后提及的兩個(gè)情況中間接經(jīng)由壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器的激活來弓I入間隔模式。
[0025]設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)連結(jié)到傳動(dòng)系處可以以原則上不同的方法來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器壓縮機(jī)直接聯(lián)結(jié)到電機(jī)處證實(shí)為特別優(yōu)選的。機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器有利地具有傳動(dòng)裝置。該傳動(dòng)裝置優(yōu)選地借助于馬達(dá)傳動(dòng)裝置(Motorgetriebe)和/或機(jī)械的壓縮器來形成。有利地，壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸在輸出側(cè)而電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸在驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)到驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器處。機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的該實(shí)施形式尤其涉及電機(jī)的馬達(dá)功能。
[0026]機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地附加地具有螺旋槳傳動(dòng)裝置。有利地，螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸在輸出側(cè)而電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸在驅(qū)動(dòng)側(cè)聯(lián)結(jié)到螺旋槳傳動(dòng)裝置處。
[0027]在一特別有利的改進(jìn)方案的范圍中，在輸出側(cè)壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸同時(shí)聯(lián)結(jié)到馬達(dá)傳動(dòng)裝置處。附加地或備選地，在輸出側(cè)螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸和發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸特別有利地同時(shí)聯(lián)結(jié)到螺旋槳傳動(dòng)裝置處。
[0028]前述的機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器或者改進(jìn)方案之一將作為馬達(dá)來運(yùn)行電機(jī)證實(shí)為一特別有利的可能性。在馬達(dá)運(yùn)行中電機(jī)優(yōu)選地承擔(dān)起動(dòng)機(jī)和/或電驅(qū)動(dòng)器的功能。在另一運(yùn)行模式中電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)來運(yùn)行。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中電機(jī)優(yōu)選地承擔(dān)對于車載網(wǎng)絡(luò)和/或電池產(chǎn)生電流的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]現(xiàn)在接下來根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。其應(yīng)不必按比例示出實(shí)施例，而是用于闡述的附圖以示意性的和/或輕微失真的形式來實(shí)施。鑒于可從附圖中直接識(shí)別出的教導(dǎo)的補(bǔ)充，參照相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。在此應(yīng)考慮的是，能夠進(jìn)行涉及實(shí)施例的細(xì)節(jié)和形式的各種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的總的構(gòu)思。本發(fā)明的在說明書中、在附圖中以及在權(quán)利要求中公開的特征不僅可單獨(dú)地而且可以任意組合對于本發(fā)明的改進(jìn)是重要的。此外，由在說明書、附圖和/或權(quán)利要求中公開的特征中的至少兩個(gè)構(gòu)成的所有組合屬于本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的總的構(gòu)思不限于接下來所示出的和所說明的優(yōu)選的實(shí)施形式的精確的形式或細(xì)節(jié)且不限于與在權(quán)利要求中所要求保護(hù)的對象相比受限制的對象。在所說明的測定范圍中處在所提及的極限內(nèi)的值也應(yīng)作為極限值公開并且可任意利用和要求保護(hù)。為了簡單起見，下面對于相同的或類似的部件或者帶有相同的或類似的功能的部件使用相同的附圖標(biāo)記。[0030]本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由優(yōu)選的實(shí)施例的接下來的說明以及根據(jù)附圖得出。其中:
圖1顯示船舶的示意性表示的圖示，其帶有用于根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施形式的船舶的內(nèi)燃機(jī)以及船用供電網(wǎng)的外圍和螺旋槳；
圖2顯示用于圖1的優(yōu)選的實(shí)施形式的內(nèi)燃機(jī)的示意性的圖示；
圖3顯示用于表征在間隔模式中在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行范圍的示例性的特性曲線走向(在視圖A中轉(zhuǎn)矩作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，在視圖B中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為時(shí)間的函數(shù))，從中可見在間隔模式中時(shí)間間隔的優(yōu)選的節(jié)奏。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1示意性地顯示帶有內(nèi)燃機(jī)10的船舶100，內(nèi)燃機(jī)10具有發(fā)動(dòng)機(jī)1、廢氣渦輪增壓器2、壓縮機(jī)3以及設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)4。電機(jī)4以發(fā)動(dòng)機(jī)I的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來運(yùn)行并且根據(jù)本發(fā)明的方案經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器13 (當(dāng)前帶有機(jī)械的傳動(dòng)裝置5和機(jī)械的壓縮器6)連結(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)I以及壓縮機(jī)3處。傳動(dòng)裝置5此外用于驅(qū)動(dòng)船舶100的螺旋槳7。電機(jī)4此外經(jīng)由電網(wǎng)8和交流電-直流電-轉(zhuǎn)換器(AD/DC) 9設(shè)計(jì)用于船舶100的供電。此外電池11 (這里以鋰離子蓄電池的形式)和車載網(wǎng)絡(luò)12聯(lián)接到電網(wǎng)8處。
[0032]在圖2中示意性示出內(nèi)燃機(jī)10的結(jié)構(gòu)，從中尤其可見電機(jī)4和壓縮機(jī)3以及此外螺旋槳7和發(fā)動(dòng)機(jī)I的機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器13。內(nèi)燃機(jī)10當(dāng)前通過示例性示出的單級(jí)的增壓系統(tǒng)14來增壓。
[0033]增壓系統(tǒng)14此處包括單級(jí)的渦輪增壓器40，其帶有經(jīng)由渦輪增壓器軸相聯(lián)結(jié)的壓縮器41和渦輪42。經(jīng)由壓縮器41來抽吸新鮮空氣并且在增壓流體側(cè)LLS上作為增壓空氣LL輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)I用于其增壓。壓縮器41通過渦輪42經(jīng)由未詳細(xì)表示的軸來驅(qū)動(dòng)。對此，從發(fā)動(dòng)機(jī)I的廢氣側(cè)AGS所提取的廢氣AG被輸送給渦輪42并且在渦輪42的驅(qū)動(dòng)下被輸送給未詳細(xì)表示的廢氣后處理系統(tǒng)。壓縮機(jī)3具有初級(jí)側(cè)I和次級(jí)側(cè)II。壓縮機(jī)3的初級(jí)側(cè)I以未詳細(xì)示出的方式聯(lián)接在發(fā)動(dòng)機(jī)I的增壓流體側(cè)LLS上?，F(xiàn)在將新鮮空氣L輸送給壓縮機(jī)3 (在兩級(jí)增壓的情況中也可將增壓空氣LL從第一增壓級(jí)輸送給壓縮機(jī)3)?，F(xiàn)在將由壓縮機(jī)3壓縮的新鮮空氣L以高度壓縮的形式從壓縮機(jī)3的次級(jí)側(cè)II輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)I的廢氣側(cè)AGS?，F(xiàn)在使由壓縮機(jī)3壓縮的空氣順廢氣流而下地在渦輪42的入口之前供使用。由此通過從發(fā)動(dòng)機(jī)I中提取的廢氣AG和通過由壓縮機(jī)3壓縮的空氣來驅(qū)動(dòng)渦輪42。
[0034]該措施證實(shí)為非常有效，以便實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)I從怠速運(yùn)行到較高的負(fù)荷階段的更自發(fā)的響應(yīng)特性。
[0035]此外，壓縮機(jī)3當(dāng)前經(jīng)由對此特別有利的設(shè)計(jì)的機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器13來直接驅(qū)動(dòng)。這當(dāng)前一方面使能夠通過電機(jī)4直接機(jī)械地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)3，這意味著以比較高的功率。為了保證這，以充電的蓄電池11的功率作為馬達(dá)來運(yùn)行電機(jī)4。
[0036]另外，電機(jī)可以以該方式在所謂的間隔模式(其下面進(jìn)一步來闡述)中運(yùn)行。機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器13的設(shè)計(jì)為壓縮機(jī)3提供不僅高效的而且在時(shí)間間隔上靈活的并且以比較高的時(shí)鐘頻率(Taktrate)供使用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。壓縮機(jī)3能夠自發(fā)地和靈活地以高功率壓縮且在渦輪42之前吹入新鮮空氣L (或者必要時(shí)增壓空氣LL)。由此實(shí)現(xiàn)的渦輪增壓器40和因此發(fā)動(dòng)機(jī)I的加速在幅度上和在動(dòng)態(tài)的可用性上顯著改善。
[0037]當(dāng)前，機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器13具有馬達(dá)傳動(dòng)裝置30。在發(fā)動(dòng)機(jī)I與螺旋槳7之間的第一傳動(dòng)系31的第一傳動(dòng)齒輪(Getrieberad) 33在其中與在壓縮機(jī)3與電機(jī)4之間的第二傳動(dòng)系32的第二傳動(dòng)齒輪34相聯(lián)結(jié)。經(jīng)由第一傳動(dòng)系31的離合器(Kupplung) 35,發(fā)動(dòng)機(jī)I以其曲軸設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪33。相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩可經(jīng)由第二傳動(dòng)齒輪34以及另一離合器36被傳遞到壓縮機(jī)3處，以便即使在發(fā)動(dòng)機(jī)I的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中借助于壓縮機(jī)3提供改善的增壓。
[0038]此外，電機(jī)4經(jīng)由第二傳動(dòng)系32和離合器36設(shè)計(jì)成(經(jīng)由蓄電池11驅(qū)動(dòng))在重復(fù)的時(shí)間間隔中附加地或者單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)3。由此可使發(fā)動(dòng)機(jī)I設(shè)有猛烈的加速度，其在比較短的時(shí)間間隔中且以比較高的時(shí)鐘頻率供使用。
[0039]經(jīng)由另一離合器37可將該功率經(jīng)由第一傳動(dòng)系31和傳動(dòng)齒輪51帶入螺旋槳傳動(dòng)裝置50中。螺旋槳傳動(dòng)裝置50還具有螺旋槳軸57的另一傳動(dòng)齒輪53。
[0040]電機(jī)4的起動(dòng)機(jī)模式和發(fā)電機(jī)模式根據(jù)圖1來闡述。用于電機(jī)4的電氣助力模式和蠕動(dòng)行駛模式可根據(jù)圖2如下來闡述。螺旋槳50可例如在電氣助力模式中附加地或者例如在蠕動(dòng)行駛中單獨(dú)地通過電機(jī)4來驅(qū)動(dòng)。對此，第二傳動(dòng)系32具有至螺旋槳傳動(dòng)裝置50的又一傳動(dòng)齒輪52的另一離合器38。螺旋槳軸57的另一傳動(dòng)齒輪53因此可選擇性地通過發(fā)動(dòng)機(jī)I單獨(dú)地、通過電機(jī)4單獨(dú)地或者通過兩者來驅(qū)動(dòng)。
[0041]附加地在間隔模式中發(fā)動(dòng)機(jī)I可驅(qū)動(dòng)螺旋槳7并且然后(附加于此)在重復(fù)的時(shí)間間隔中電機(jī)4可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)3。后者導(dǎo)致時(shí)間上可限制得窄的且可以高時(shí)鐘頻率調(diào)整的發(fā)動(dòng)機(jī)加速度，其可被直接發(fā)出到螺旋槳7處。用于利用早先闡述的類型的內(nèi)燃機(jī)10運(yùn)行船用供電網(wǎng)的間隔模式根據(jù)本發(fā)明的方案示例性地按照圖3來示出。[0042]在怠速運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)I提供在大約500U/min的范圍中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。例如在釣魚運(yùn)動(dòng)中證實(shí)為需要不僅在比較高的且盡管如此處于額定負(fù)荷運(yùn)行之下的轉(zhuǎn)速運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)I。此外，比較高的轉(zhuǎn)矩(其然而明顯處于轉(zhuǎn)速限制之下)應(yīng)在高節(jié)奏中可用。相應(yīng)地，在特性曲線al的圖3的視圖A中轉(zhuǎn)速限制的轉(zhuǎn)矩關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繪出。在圖3的視圖B中所屬的額定負(fù)荷或全負(fù)荷運(yùn)行作為曲線bl關(guān)于在時(shí)間的進(jìn)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繪出。
[0043]在間隔模式中的可用的轉(zhuǎn)矩范圍在圖3的視圖A中(在范圍IM中根據(jù)特性曲線a2)近似示出。在間隔模式頂中，當(dāng)前在大約700至1500U/min之間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速當(dāng)前可在明顯高于400Nm至2700Nm的轉(zhuǎn)矩范圍中來達(dá)到?？蛇_(dá)到的轉(zhuǎn)矩在此部分地緊靠通過轉(zhuǎn)速限制所確定的最大轉(zhuǎn)矩(特性曲線al)之下。
[0044]對此，特性曲線a2當(dāng)前在間隔模式頂?shù)膬?yōu)選的范圍中示出在500Nm時(shí)700U/min的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與2500Nm時(shí)1400U/min的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的近似線性的走向。獨(dú)立于此，絕對也可使間隔模式頂擴(kuò)展到較高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍中。在圖3的視圖A中曲線a2的走向示出其帶有略微不同的線性的斜度。
[0045]在優(yōu)選的間隔模式范圍IM中，圖3的視圖B的特性曲線b2示出，所說明的在相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩可利用比較陡的斜坡實(shí)現(xiàn)；即在大約小于IOsec的時(shí)間中可實(shí)現(xiàn)在500與1500U/min之間的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以在此發(fā)出直至2500Nm的轉(zhuǎn)矩。此外，該比較陡的轉(zhuǎn)速斜坡已在小于20sec之后可重復(fù)，如在圖3的視圖B中曲線b2的走向所示。通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)在電機(jī)4與壓縮機(jī)3之間的直接的機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(例如根據(jù)圖1和圖2所闡述的那樣)使這成為可能。
[0046]相應(yīng)的間隔模式頂在用于釣魚運(yùn)動(dòng)等的船舶的應(yīng)用中特別優(yōu)選地適用。具體地，當(dāng)前可能在大約IOsec內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從500提升到1500U/min并且在此從怠速運(yùn)行達(dá)到2500Nm的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)前可保持該水平至少lOsec。之后，發(fā)動(dòng)機(jī)I可回落到大約500Nm且轉(zhuǎn)速大于500U/min的怠速運(yùn)行中并且在怠速保持至少lOsec。之后又可在僅IOsec的時(shí)間上經(jīng)歷下一較陡的斜坡(如之前所闡述的那樣)，以便重新在比較高的2500Nm的轉(zhuǎn)矩和1500U/min的情況下運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)I。
[0047]可使發(fā)動(dòng)機(jī)I的該周期性有節(jié)拍的運(yùn)行自動(dòng)化并且不必手動(dòng)地對每個(gè)節(jié)拍來重新操控。例如，周期性有節(jié)拍的間隔模式IM當(dāng)前可通過在船舶的儀表區(qū)中的相應(yīng)的按鍵來接通。例如當(dāng)船舶的駕駛員經(jīng)由合適的換擋桿位置將速度帶到一定的范圍中時(shí)，其還可自動(dòng)地調(diào)整。間隔模式也可通過增壓空氣LL的節(jié)流來調(diào)整。
[0048]總之，根據(jù)本發(fā)明的方案來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)3的經(jīng)由電機(jī)4所實(shí)現(xiàn)的直接驅(qū)動(dòng)，其自發(fā)地且以比較高的時(shí)鐘頻率可用。通過渦輪增壓器40的渦輪42的借助于壓縮機(jī)3提升的轉(zhuǎn)速，將發(fā)動(dòng)機(jī)I設(shè)成自發(fā)的且利用較高的時(shí)鐘頻率可針對性地實(shí)現(xiàn)的加速度。在此，發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)行必要時(shí)延伸直到靠近根據(jù)要求的功率極限。特別有利地，發(fā)動(dòng)機(jī)I可在通過轉(zhuǎn)速限制-特性曲線所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷或全負(fù)荷轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的大約50%的情況下來運(yùn)行。
[0049]附圖標(biāo)記清單 I發(fā)動(dòng)機(jī)
2廢氣渦輪增壓器 3壓縮機(jī) 4電機(jī)5機(jī)械的傳動(dòng)裝置6機(jī)械的壓縮器7螺旋槳8電網(wǎng)
9交流電-直流電-轉(zhuǎn)換器
10內(nèi)燃機(jī)
11蓄電池
12車載網(wǎng)絡(luò)
13機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器
14增壓系統(tǒng)
30馬達(dá)傳動(dòng)裝置
31第一傳動(dòng)系
32第二傳動(dòng)系
33第一傳動(dòng)齒輪
34第二傳動(dòng)齒輪
35，36，37，38 離合器
39傳動(dòng)齒輪
40渦輪增壓器
41壓縮器
42渦輪
50螺旋槳傳動(dòng)裝置52，53傳動(dòng)齒輪57螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸100船舶AG廢氣AGS廢氣側(cè)IM間隔模式L新鮮空氣LL增壓空氣LLS增壓流體側(cè)I初級(jí)側(cè)
II次級(jí)側(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)(10)，其具有: 發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，其帶有廢氣側(cè)(AGS)和增壓流體側(cè)(LLS);以及 增壓系統(tǒng)(14)，其包括: -用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的增壓的廢氣渦輪增壓器(40)，其帶有在所述增壓流體側(cè)(LLS)上的壓縮器組件(41)和在所述廢氣側(cè)(AGS)上的渦輪組件(42)， -壓縮機(jī)(3)，其初級(jí)側(cè)(I)聯(lián)接在所述增壓流體側(cè)(LLS)上而其次級(jí)側(cè)(II)聯(lián)接在所述廢氣側(cè)(AGS)上， 其特征在于 -設(shè)計(jì)為馬達(dá)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)(4)，其聯(lián)結(jié)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)⑴處，其中，所述電機(jī)⑷能夠作為發(fā)電機(jī)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)或者能夠作為馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，并且其中，所述壓縮機(jī)(3)能夠經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(13)直接由所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，尤其為了所述電機(jī)(4)的馬達(dá)功能，機(jī)械的所述驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(13)具有傳動(dòng)裝置(5)、尤其馬達(dá)傳動(dòng)裝置(30)和/或機(jī)械的壓縮器出)，所述壓縮機(jī)(3)的驅(qū)動(dòng)軸在輸出側(cè)而所述電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)軸在驅(qū)動(dòng)側(cè)聯(lián)接到所述傳動(dòng)裝置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，尤其為了所述電機(jī)(4)的發(fā)電機(jī)功能，機(jī)械的所述驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(13)具有螺旋槳傳動(dòng)裝置(50)，螺旋槳(7)的驅(qū)動(dòng)軸(57)在輸出側(cè)而所述電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)軸在驅(qū)動(dòng)側(cè)聯(lián)接到所述螺旋槳傳動(dòng)裝置(50)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(3)的驅(qū)動(dòng)軸和所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的曲軸在輸出側(cè)聯(lián)接到所述馬達(dá)傳動(dòng)裝置(30)處并且/或者所述螺旋槳(7)的驅(qū)動(dòng)軸(57)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的曲軸在輸出側(cè)聯(lián)接到所述螺旋槳傳動(dòng)裝置(50)處。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，所述電機(jī)(4)能夠以可作為馬達(dá)運(yùn)行的方式實(shí)施起動(dòng)機(jī)和/或電驅(qū)動(dòng)器的功能，并且所述電機(jī)(4)能夠以可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的方式實(shí)施用于車載網(wǎng)絡(luò)(12)的發(fā)電和/或電池(11)的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(3)能夠以在時(shí)間上受限制的時(shí)間間隔、尤其有節(jié)拍地直接由所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，所述時(shí)間間隔小于lmin、尤其小于30seco
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，能夠進(jìn)行運(yùn)行模式中的一個(gè)或多個(gè)，所述運(yùn)行模式選自: -起動(dòng)機(jī)模式，其構(gòu)造成使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)由所述電機(jī)(4)來驅(qū)動(dòng)； -發(fā)電機(jī)模式，其構(gòu)造成使得所述電機(jī)(4)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)來驅(qū)動(dòng)； -電氣助力模式，其構(gòu)造成使得所述電機(jī)(4)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)； -蠕動(dòng)行駛模式，其構(gòu)造成使得僅所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)，尤其所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)和所述壓縮機(jī)(3)不提供驅(qū)動(dòng)功率到所述螺旋槳(7)處； -間隔模式，其構(gòu)造成使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)且在時(shí)間間隔中所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，其特征在于，尤其在所述間隔模式中所述壓縮機(jī)(3)經(jīng)由機(jī)械的驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)器(13)直接由所述電機(jī)(4)來驅(qū)動(dòng)，其中，所述電機(jī)⑷由電池(11)來驅(qū)動(dòng)。
10.一種船舶(100)，其帶有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)，尤其應(yīng)用于釣魚運(yùn)動(dòng)的所述船舶(100)在間隔模式中以重復(fù)的時(shí)間間隔來運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的船舶(100)，其特征在于，在小于lOmin、尤其小于lmin、尤其小于30sec的時(shí)間間隔中以在高于500RPM直至1600RPM的轉(zhuǎn)速范圍中的所述內(nèi)燃機(jī)(10)的轉(zhuǎn)速和/或在500Nm與3000Nm之間的轉(zhuǎn)矩范圍中的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳(7)。
12.一種用于利用根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)(10)運(yùn)行船用供電網(wǎng)的方法，其具有以下運(yùn)行模式: -起動(dòng)機(jī)模式，其構(gòu)造成使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)由所述電機(jī)(4)來驅(qū)動(dòng)； -發(fā)電機(jī)模式，其構(gòu)造成使得所述電機(jī)(4)由所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)來驅(qū)動(dòng)； -電氣助力模式，其構(gòu)造成使得所述電機(jī)(4)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)； -蠕動(dòng)行駛模式，其構(gòu)造成使得僅所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)，尤其所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)和所述壓縮機(jī)(3)不提供驅(qū)動(dòng)功率到所述螺旋槳(7)處； -間隔模式，尤其應(yīng)用于釣魚運(yùn)動(dòng)，其構(gòu)造成使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(7)且在反復(fù)的時(shí)間間隔中所述電機(jī)⑷驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)(3)。
13.根據(jù)權(quán)利 要求12所述的方法，其特征在于，在所述間隔模式中所述壓縮機(jī)(3)直接由所述電機(jī)⑷來驅(qū)動(dòng)，并且所述時(shí)間間隔小于lmin、尤其小于30sec，并且以在高于500RPM直至1600RPM的轉(zhuǎn)速范圍中的所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或在500與3000Nm之間的轉(zhuǎn)矩范圍中的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在所述間隔模式中所述內(nèi)燃機(jī)(10)在時(shí)間間隔中在所述轉(zhuǎn)速范圍中的轉(zhuǎn)速上限與尤其怠速運(yùn)行的轉(zhuǎn)速下限之間經(jīng)歷至少一個(gè)斜坡并且/或者在時(shí)間間隔中在所述轉(zhuǎn)矩范圍中的轉(zhuǎn)矩上限與尤其在怠速運(yùn)行中的轉(zhuǎn)矩下限之間經(jīng)歷至少一個(gè)斜坡。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述間隔模式中: -經(jīng)由控制部的模式按鍵操控和/或 -增壓空氣缺乏和/或 -速度選擇 來激活壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】F02B37/10GK103827462SQ201280034683
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月12日
【發(fā)明者】C-O.施馬爾青格, H.弗蘭克, P.戈?duì)枬? P.里格 申請人:Mtu 腓特烈港有限責(zé)任公司