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Verfahren und Vorrichtung zum Ingangsetzen von Dieselmaschinen, insbesondere für
Lokomotiven.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ingangsetzen von Dieselmaschinen mit direkter Einspritzung, insbesondere für Lokomotiven, mittels Druckluft und Brennstoff, bei denen die Mischung an einer im Zylinder vorgesehenen Zündvorrichtung entzündet wird.
Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, Einblase-Dieselmasehinen in der Weise mit Druckluft in Gang zu setzen, dass man gleichzeitig mit der Druckluft Brennstoff durch die übliche Zerstäubungsvorrichtung einspritzt und durch geeignete Mittel für sofortige Entflammung sorgt. Diese Vorschläge konnten aber bisher nicht verwirklicht werden. Infolge der unvermeidlichen Undichtigkeiten des Kolbens wird bei geringen Drehzahlen der Kompressionsenddruek und damit die Zündtemperatur nicht erreicht.
Ausserdem wird die Kompressionswärme teilweise an die noch kalten Wandungen abgegeben, so dass innerhalb eines Drehzahlbereiches von etwa 0 bis 20% der vollen Geschwindigkeit eine Zündung unmöglich ist. Bei Maschinen, die mit Einblaseluft arbeiten, kommt hiezu noch, dass bei der Lufteinblasevorrichtung vor dem Ventil ein Einblasedruck von mindestens 60 Atm. gehalten werden musste, um nach Abstellung der Druckluft die Einblasung des Trieböles zu sichern, und dass dieser Druck mindestens 30 Atm. expandieren musste beim Durchtritt durch das Einblaseventil in den Arbeitszylinder.
Die geringe Luftwärme im Zylinder infolge der geringen Kompression, der Abkühlung an der Wandung und der Vermischung der Frischluft mit der kalten Einblaseluft führte daher zu einer verhältnismässig hohen Drehzahl, ehe die Selbstzündung auch unter Anwendung von besonderen Hilfsmitteln beim Anlassen einsetzte, so dass ein derartiges Verfahren insbesondere für Lokomotiven mit ihren geringen Anfangsdrehzahlen und dem dabei nötigen grossen Drehmoment überhaupt nicht in Frage kommen kann. Vornehmlich diese Gründe haben dazu geführt, dass das Ingangsetzen von Einblase-Dieselmaschinen mit Druckluft unter gleichzeitiger Einblasung von Dieselöl nach vergeblichen Versuchen aufgegeben werden musste.
Nach der Erfindung wird nun das Ingangsetzen von Dieselmaschinen durch Druckluft unter gleichzeitiger Einleitung einer Verbrennung dadurch ermöglicht, dass der Brennstoff eingespritzt und nicht eingeblasen wird, dass also ausser der Anlass druckluft, die unter dem üblichen Druck von höchstens 30 Atm. zugeführt wird, keine weitere Luftzufuhr, sondern nur eine luftlose Zufuhr von Brennstoff stattfindet. Dabei muss dafür gesorgt werden, dass durch eine genügend unempfindliche Zündvorrichtung die Bedingungen für sofortige Anzündung des Brennstoffes geschaffen sind. Es muss also eine Zündvorrichtung vorgesehen sein, die durch das Heranspritzen von flüssigem Brennstoff oder durch einen kalten Luftstrom nicht unwirksam gemacht wird.
Als hervorragend geeignet hiefür hat sich ein von elektrischem Strom beheizter Glühzünder aus einer schlecht leitenden, nicht metallischen Substanz, z. B. aus Siliziumkarbid, erwiesen.
Die geringe elektrische Leitungsfähigkeit gestattet ferner die Ausbildung des Glühkörpers als kurzes Stäbchen oder Röhrchen, das im Gegensatz zu den bekannten Metallspiralen schon durch die Formgebung grössere Festigkeit hat, eine grössere Wärmeaufnahmefähigkeit besitzt und wegen der geringen Oberfläche im Verhältnis zum Inhalt abkühlenden Einflüssen weniger unterworfen ist. Dazu kommt bei vielen dieser Körper ein wesentlich höherer Schmelzpunkt. Sie vertragen daher eine starke Überschreitung der zum Zünden der Ladung notwendigen Temperatur.
Die Verwendung dieses Glühzünders macht es insbesondere möglich, auch schon beim Ingangsetzen der Brennkraftmaschine mit Druckluft
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gleichzeitig Öl einzuspritzen und zu zünden, was bei den bisherigen Glühzündern unmöglich war, da sie durch den Druckluftstrom zu stark abgekühlt wurden.
Vorzugsweise sind die Einrichtungen so zu treffen, dass das eingespritzte Öl vom Luftstrom sofort erfasst und an die Zündvorrichtung unter gleichzeitiger Zerstäubung geworfen wird. Es ist dabei nicht ausgeschlossen, dass ein kleiner Teil der Ölladung bereits vorgelagert im Zylinder vorhanden ist, wenn die ersten Teilchen der Anlassluft einströmen. Es kommt dabei nur darauf an, dass die Brennstoffmenge an einer oolchen Stelle vorgelagert ist, dass sie vom Luftdruck erfasst und zerstäubt werden kann. Die nachfolgende Brennstoffmenge muss dann gleichzeitig mit der Einführung der Druckluft eingespritzt werden.
Man ist auf diese Weise imstande, ein Diagramm mit kleinem Luftverbrauch zu erzielen, dass auch unter Berücksichtigung des schlechten Wirkungsgrades der Luftpumpe und der aufgewandten Reibungsarbeit mehr äussere Arbeit geleistet wird als gleichzeitig in der Luftpumpe aufgezehrt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, mit einem ausserordentlich geringen Druckluftbehälter auszukommen und elbst für eine lange Anfahrzeit in belastetem Zustande die Luft durch den Kompressor immer wieder ersetzen zu lassen.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens ist es, insbesondere bei einer Mehrzylindermaschine, nicht notwendig, die Brennstoffpumpe anders zu steuern als im normalen Betrieb. Vorteilhaft wird man jedoch die Brennstoffpumpe etwas überbemessen. Beim normalen Brennstoffbetriebe wird der Regler durch rechtzeitige Abscheidung des Pumpenhubes schon von selbst dafür sorgen, dass nur ein Bruchteil
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pumpenhub eingesetzt werden kann. Beispielsweise müsste die normale Brennstoffpumpensteuerung (gemäss Fig. 1) einen Voreinspritzwinkel a von etwa 20 und einen grössten Naehspritzwinkel ss von beispielsweise 900 zulassen. Die Anlassluftsteuerung müsste auf eine Druckluftzufuhr, beginnend bei 0 und aufhörend bei 90 , eingestellt sein.
Bei normalem Betrieb, also ohne Druckluft, würde der Regler eine Brennstoffzufuhr von höchstens 200 zulassen und nur beim Anlassen würden bis zu 900 Druckluft und Brennluft eingespritzt werden. Man hätte dann zum Zwecke des Anlassens der Maschine im Viertakt nichts anderes zu tun, als das Anlassventil nach Ingangsetzung der Zündvorrichtung anzustellen. In denjenigen Zylindern, in denen der Kolben innerhalb der 90 Kurbelwinkel steht, wird alsdann eine Brenstoffluftdruekverbrennung stattfinden. In einem andern Zylinder, dessen Kolben beispielsweise einen normalen Verdichtungshub ausführt, wird am Ende des Verdichtungshubes ein wenig Brennstoff eingespritzt, doch kommt dieser entweder gar nicht oder so spät zur Zündung, dass ein Rückdrehmoment nicht eintreten kann.
Statt die Brennstoffpumpe in so weitgehendem Masse überzubemessen, kann man auch eine in üblicher Weise bemessene Brennstoffpumpe beibehalten und die Förderung der Brennstoffpumpe, etwa durch Einschaltung eines andern Nockens, entsprechend vergrössern. Man hat alsdann für das Ingangsetzen im Viertakt das Anlassventil und die Anlassbrennstoffpumpensteuerung einzuschalten.
Beim Anlassen von Viertaktmaschinen im Zweitakt würde im ersten Falle nur das Anlassventil einzuschalten, das Auslassventil auf Schluss im Ansaughub einzustellen sein. Im zweiten Falle käme noch die Steuerung der Brennstoffpumpe zwecks Vergrösserung der Brennstofförderung hinzu.
Beim Anlassen von Zweitaktmaschinen würde, wie im ersten Falle, nur eine Steuerung des Anlassventils erforderlich sein.
In allen Fällen dürfte darauf Rücksicht genommen werden, dass bei grosser Öffnungsdauer des
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letzteren Falle würde freilich beim Aufladen der Maschine mit Luft unter höherem Druck die Gefahr bestehen, dass Aufladeluft aus den Schlitzen entweicht. Dem kann jedoch vorgebeugt werden durch Anordnung eines Rückschlagventils zwischen Auslassschlitz und Auspuffleitung, das stark genug belastet ist, u. zw. den Überdruck der Auspuffgase beim Brennstoffdruekluftbetrieb herauszulassen, nicht aber die Aufladeluft beim Brennstoffbetrieb.
Die dargestellten Fig. 2 und 3 ergeben Ausführungsbeispiele. In Fig. 2 und 2a ist eine Strahlen- einspritzmaschine schematisch dargestellt mit Brennstoffpumpe a, Einspritzdüse b, Einlassventil c und
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Druckluftanlassventil befindet sich ein Rückschlagventil g. Der Arbeitskolben ist als Hohlkolben ausgebildet. Die Anordnung der Teile wirkt derart, dass etwa auf den Arbeitskolben geschleudertes Öl durch den Druekluftstrom aufgewühlt und der Zündvorrichtung zugeführt wird. Das Rückschlagventil g hat den Vorteil, dass beim Auftreten eines höheren Verbrennungsdruckes das Eindringen von Verbrennungsgas in den Druekluftbehälter verhindert wird.
An der Stelle h sind Auspuffschlitze und dahinter ein Rückschlagventil angebracht, welch letzteres so belastet ist, dass es nach etwaiger Einführung von Aufladeluft nicht geöffnet wird.
Fig. 3 und 4 deuten die Anbringung der Erfindung an Vorkammermaschinen an ; Fig. 3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt einer Ausführungsform, Fig. 4 einen waagreehten Grundschnitt einer andern Ausführungsform.
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