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Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren für Viertaktverbrennungskraftmaschinen, bei denen die Verbrennungsgase nach Beendigung des Arbeitshubes im Arbeitszylinder wiederverdichtet werden.
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von feuergefährlichen Flüssigkeiten bekannt, wobei die Verbrennungsgase, die als Schutzgas Verwendung finden, im Verbrennungszylinder auf einen um etwa 1 Atm. höheren Druck wieder verdichtet werden als
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Demgegenüber bezweckt das Verfahren nach vorliegender Erfindung, das gleicherweise für Gleichdruck- (Diesel-) wie für Verpuffungsmaschinen geeignet ist, weitgehendst Ausnutzung der Leistung der . Mascl1Íne und ihrer Abwärme. Gemäss der Erfindung wird die Wiederverdiehtung der Verbrennungsgase im Arbeitszylinder so weit getrieben, dass die restliche Leistung der Verbrennungskraftmaschine ausreicht, sie im Betriebe zu erhalten, und die erhaltenen Druckgase werden durch Ausdehnung in einer Druckgäskraftmaschine zur Arbeitsleistung herangezogen. Bei diesem Arbeitsvorgange wird das hohe schmale Diagramm der Verbrennungskraftmaschine mit seinen hohen Druck-und Temperaturunterschieden in ein niedriges, breites Diagramm umgewandelt, das dem Diagramm einer Dampfmasehine ähnelt.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind die Arbeitsdiagramme dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 jenes einer Gleichdruck- (Diesel-), Fig. 2 jenes einer Verpuffungsmaschine. In beiden Fällen hat im Punkte 1 der Arbeitskolben Frischluft oder Gemisch angesaugt und der Verbrennungszylinder ist damit gefüllt.
Es folgt der Verdichtungshub. Die Verdichtung steigt bis zum Punkte 2. Darauf folgt der Arbeitshub mit der Verbrennung bis zum Punkte und der Ausdehnung der Verbrennungsgase bis zum Punkte 4.
Nun beginnt bei geschlossenen Ventilen der Arbeitskolben mit dem Wiederverdichten der Verbrennungsgase. Die Wiederverdichtung wird so hoch getrieben, dass die restliche Leistung der Verbrennungskraftmaschine gerade ausreicht, um sie in Betrieb zu erhalten, also beispielsweise bis zum Punkte 5. Dann werden die wieder gespannten Gase in die zu einer Druckgaskraftmaschine führende Verbrauchsleitung ausgeschoben, um durch Ausdehnung zur Arbeitsleistung zu gelangen. In der Totpunktlage bei 6 schliesst sich das Ventil der Verbrauehsleitung und es wird nunmehr das Auspuffventil geöffnet, um die im schädlichen Raum zurückgebliebenen Restgase zu entfernen, die andernfalls durch Rüekausdehnung das Gewicht der neuen Luftladung bei dem nachfolgenden Saughub vermindern würden.
Die ins Freie entweichenden Restgase helfen durch das bei Punkt 7 des Diagramms geöffnete Einsaugventil die frische Ladung in den Zylinder saugen. Das Auspuffventil schliesst dann sofort, während das Einsaugventil während des Saughubes bis Punkt 1 geöffnet bleibt.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Lokomotivantrieb. Es bietet hiebei Vorteile gegenüber dein bisher bekannten Verfahren, wonach die Verbrennungskraftmaschine einen Verdichter antreibt, der Pressluft für eine Druckluftmaschine liefert. Gefenüber diesem bekannten Verfahren kann nach der Erfindung in der Druckgaskraftl11aschine eine grössere Leistung der Verbrennungskraftmasehine nutzbar gemacht werden, so dass also an sich schon, gleiche Gesamtleistung vorausgesetzt, die Maschinenanlage kleiner ausgeführt werden kann, abgesehen davon, dass der bisher notwendige Verdichter entfällt und Raum und Gewicht für ihn gespart werden.
Eine Ausführungsform der Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung stellt Fig. 3 der Zeichnung sehematiseh dar. Es ist hier a eine gewöhnliche Viertaktmaschine mit zweckmässig
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puffventil < ! noch ein viertes gesteuertes Ventil e zum Abschluss der angeschlossenen Verbrauchsleitung f für die wiederverdiehteten Verbrennungsgase, die zur Steuerung des Druckgasmaschinenzylinders g führt, dessen Kolben auf die Lokomotivtreibräder ;. wirkt.
Die Steuerung des Auspuffventils d und jene des Ventils e der Verbrauchsleitung erfolgen derart, dass das letztgenannte Ventil beim Rückgang des Kolbens nach dem Arbeitshub erst nach Erreichen des vorbestimmten Druckes geöffnet und bei Hubende wieder geschlossen wird, worauf sich gleichzeitig das Auspuffventil, wie oben erwähnt, öffnet, um die Restgase entweichen zu lassen. Die Zylinder der Ver-
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brauchsleitung kann auch durch eine geeignete Kühlvorrichtung geführt werden oder ungekühlt bleiben.
Das Kühlmittel t'itt zweckmässig in den Kühlmantel des Zylinders bei l ein, um dann durch Leitung m in die Kühlvorrichtung k der Verbrauchsleitung zu gelangen und diese bei t zu verlassen.
Das Wärmegefälle in der Verbrauchsleitung ist infolge der Rückverdichtung der Verbrennungsgase erheblich höher als bei gewöhnlichen Auspuffgasen. Es ist deshalb eine gute Ausnutzung der Abwärme möglich, insbesondere wenn statt Wasser ein niedriger siedendes Kühlmittel, wie schweflige Säure, Ammoniak u. dgl., Verwendung findet. Das Kühlmittel kann dann in den Kühlmänten und Kühlvorrichtungen verdampft und der Dampf in einer Dampfmaschine ausgenutzt werden. Diese kann von der übrigen Anlage
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die bei Dieselmaschinen die Luftpumpe o antreibt. Diese und die Verbrennungszylinder a, a'besitzen Kühlmäntel i.
Die wiederverdichteten Verbrennungsgase gelangen durch Leitungen f', f" in die Verbrauchsleitung f, die in den Arbeitszylinder g der hier einfach wirkenden Druekgaskraftmasehine führt.
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eine Leitung 1n übertritt. Das verdampfte Kühlmittel gelangt durch die mit einem gesteuerten Einlassventil p für den Arbeitszylinder q der hier ebenfalls einfach wirkenden Dampfmaschine versehene Leitung t' in die Dampfmaschine, um diese durch ein ebenfalls gesteuertes Auslassventil s zu verlassen und durch eine Leitung t nach Kondensation, gegebenenfalls durch eine Pumpe gefördert, in den Kühlmantel i der Luftpumpe o zurückzukehren und den Kreislauf von neuem zu beginnen.
Der Doppelkolben der Druckgas-und Dampfmaschine arbeitet ebenfalls auf die allen Zylindern gemeinsame Kurbelwelle 10.
Fig. 5 zeigt in der Draufsicht schematisch die Anordnung der Ventile b, e, d und e ; S ist die Saugleitung, f die Druckgas-oder Verbrauchsleitung und v die Auspuffleitung. Die Anlassluftleitung ist mit x, das Anlassventil mit y bezeichnet. Die Steuerung aller Ventile erfolgt von der Nockenwelle j aus mit
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öffnet erst wieder bei Punkt 5 in Fig. 1.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Arbeitsverfahren für Viertaktverbrennungskraftmaschinen, bei denen die Verbrennungsgase nach Beendigung des Arbeitshubes im Arbeitszylinder wiederverdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederverdichtung der Verbrennungsgase so weit getrieben wird, dass die restliche Leistung der Verbrennungskraftmaschine ausreicht, sie in Betrieb zu erhalten, und dass die erhaltenen Druckgas durch Ausdehnung in einer Druekgaskraftmasehine Arbeit leisten.