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Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit acht Arbeitszylindern.
Es werden Viertaktverbrennungskraftmaschinen mit vier, sechs und selbst acht Arbeitszylindern gebaut und man kennt dabei die Winkelstellung der Kurbeln, die bezüglich des regelmässigen Ganges des die Arbeit hervorbringenden Elementenpaares und der Ausbalanzierung aller Maschinenteile die besten Resultate ergibt. Die Anwendung der für Viertaktkraftmaschinen aufgestellten Regeln auf Zweitaktverbrennungskraftmaschinen gestattet nicht, die grössere Anzahl von motorisch wirkenden Hüben für den regelmässigen Gang des die Arbeit leistenden Elementenpaares zu verwerten. Andrerseits wird das Problem, wenn die Luft zum Spülen der Zweitaktverbrennungskraftmaschinen durch besondere, von den Arbeitszylindern unabhängige Kompressionszylinder geliefert wird, durch Ausbalanzierungsschwierigkeiten noch komplizierter gemacht.
Die Massen der Kompressorkolben und ihrer Pleuelstangen sind bedeutend genug, um nicht zu vernachlässigende Massendrücke hervorzurufen. Nicht immer ist es möglich, die Massendrücke der Kompressoren untereinander auszugleichen. Man ist vielmehr gezwungen" die Ausgleichung der Massendrücke des Kompressorensystems mit der Ausgleichung der Massendrücke des Motorensystems zu kombinieren, wobei die Berechnungen zu Kurbelfolgen führen, die für das regelmässige Funktionieren des die Arbeit produzierenden Elementenpaares nicht immer vorteilhaft sind.
Ein anderer Weg besteht im Hinzufügen von Ausgleichsmassen, was den Nachteil der Gewichtsvergrösserung mit sich bringt. Eine andere bei Zweitaktverbrennungskraftmaschinen mit Spülluftkompressoren auftretende Schwierigkeit liegt in der Wahl des Anbringungsortes der Kompressoren, welche derartig sein muss, dass die Rohre, welche die Kompressionszylinder mit den Arbeitszylindern verbinden, möglichst kurz ausfallen, so dass die Spülluft nur wenig Druckverlust erleidet, was von grosser Wichtigkeit ist.
Die Erfindung besteht nun in Mitteln zum Beheben aller dieser Schwierigkeiten bei einer achtzylindrigen Dieselmaschine, deren Zylinder nach dem Zweitaktverfahren arbeiten, wobei zwei. Kompressoren für Spülluft und zwei Kompressoren für Einblaseluft in Anwendung kommen.
In der Zeichnung ist Fig. i ein schematischer Grundriss einer nach den für den Bau von Viertaktverbrennungskraftmaschinen geltenden Regeln zusammengestellten Maschine und Fig. 2. stellt eine geänderte Zusammenstellung einer dem gleichen Systeme angehörenden Maschine dar, während Fig. 3 ein zugehöriges Diagramm ist. Fig. 4 ist ein schematischer Grundriss einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine nach der Erfindung und Fig. 5 zeigt ihr Massenausgleichsdiagramm.
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nebeneinander in einer Reihe und dann am Ende der Reihe die Spülluftkompressoren B1, B2 und die Einblasluftkompressoren 11, 12 anzuordnen. Die Kurbeln der vier nebeneinanderstehenden Zylinder MJ., M2, M3, M4 würden alle in einer Ebene liegen und die Gruppe von vier Zylindern würde ein vollkommen ausbalanziertes Ganzes bilden.
Die Kurbeln der vier anderen Zylinder würden in einer Ebene liegen, welche mit der Kurbelebene der anderen Zylinder einen Winkel von 900 einschliesst und auch diese Zylindergruppe würde ein vollkommen ausgeglichenes Ganzes bilden. Bei den vier am Ende angeordneten Kompressoren würden auch die Kurbeln in der gleichen Ebene liegen und mittels entsprechend angeordneter Zusatzmassen könnte man die Gewichte der beweglichen Teile der Spülluftkompressoren und der Einblasluftkompressoren ausgleichen, so dass ein drittes vollkommen ausbalanziertes Ganzes geschaffen wäre. Übrigens könnten hier die Zusatzmassen auch wegbleiben und statt derselben könnte eine annähernde Massenausgleichung vorgenommen werden.
Das Unvorteilhafte dieser Anordnung fällt gleich in die Augen, denn sie ergibt ein sich über die ganze Länge der Maschine erstreckendes Spülluftrohr. Man kann dem teilweise abhelfen, indem man die Kompressionszylindejgruppe zwischen zwei Gruppen von Arbeitszylindern einschaltet, wie Fig. 2 zeigt. Das Spülluftrohr ist dabei in zwei Abschnitte zerlegt, von denen jeder nur über die halbe Maschinenlänge reicht, aber trotzdem hätte die Spülluft, um vom Kompressor zum äussersten Zylinder'zu gelangen, noch einen zu weiten Weg zurückzulegen.
Die durch Fig. i und 2 dargestellte Anordnung hätte noch den Nachteil, dass sich keine Regelmässigkeit des Arbeit leistenden Elementenpaares mit Bezug auf die Anzahl der Zylinder ergeben würde ! Vor allem ist klar, dass eine Zweitaktmaschine mit acht Zylindern,
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deren Kurbeln um go voneinander abstehen, dieselben Wechsel in der Wirkung des Arbeit leistenden Elementenpaares aufweist, wie eine Zweitaktmaschine mit vier Zylindern und gleichem Winkelabstand der Kurbeln. Durch Rechnung findet man ausserdem, dass die Wechsel in der Wirkung des Arbeit leistenden Elementenpaares bei einer Vierzylindermaschine wesentlich dieselben sind wie bei einer Zweizylindermaschine.
Das geht auch aus
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man als Werte der Massendrücke, wenn man die Schrägstellung der Pleuelstangen vernachlässigt :
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so dass diese gleichgrossen Momente von entgegengesetzter Richtung einander ausbalanzieren.
Bei einer Maschine mit zwei Kurbeln haben die Massendrücke auf das Arbeit leistende Elementenpaar einen regelnden Einfluss, der bei Dieselmaschinen besonders wichtig ist.
Dieser regelnde Einfluss verschwindet vollständig bei Al beitszylindern, deren Kurbeln 900 Abstand besitzen. Es ist daher nicht überraschend, durch Rechnung zu finden, dass die Wechsel in der Wirkung des Arbeit leistenden Elementenpaares in beiden Fällen so ziemlich dieselben sind. Gibt man den Kurbeln einer Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit acht Zylindern die üblichen Winkelabstände, so ergibt sich'im Gange des Arbeit leistenden Elementenpaares eine Unregelmässigkeit geradeso wie bei einer Zweizylindermaschine.
Ganz andere Ergebnisse erzielt man, wenn man die Arbeitszylinder und Kompressorzylinder in der durch Fig. 4 dargestellten Weise anordnet, den Arbeitszylinderkurbeln 450 Abstand gibt und wenn man die Winkelstellungen der Kurbeln für die Arbeitszylinder und für die Kompressionszylinder geeignet miteinander kombiniert.
Jeder Spülluftkompressor wird zwischen zwei Gruppen von Arbeitszylindern angeordnet, so dass das einzige Spülluftleitungsrohr der Fig. i durch vier Rohrabschnitte von ein Viertel seiner Länge und ein Viertel seiner Durchflussmenge ersetzt werden kann. Nachdem der Widerstand einer Rohrleitung gegen das Durchströmen von, Luft dem Quadrate der Geschwindigkeit der Luft und der Länge der Leitung proportional ist, bietet bei sonst gleichen Abmessungen der Spülluftleitung die durch Fig. 4 dargestellte Anordnung nur ein Vierundsechzigstel des Widerstandes der Anordnung nach Fig. I.
Infolge des Kurbelabstandes von 450 ist die Regelmässigkeit im Gange des Arbeit leistenden Elementenpaares so vollkommen als nur möglich, denn die Arbeitsimpulse erfolgen nacheinander und nie gleichzeitig. Dabei wird durch entsprechende Wahl der Kurbelstellungen für die Arbeitszylinder mit Bezug auf die Kompressorenkurbeln vollständige Ausbalanzierung erreicht.
Die Kurbeln der Arbeitszylinder MI und M2 besitzen einen Winkelabstand von 1800 und da die sich bewegenden Teile identisch sind, gleichen ihre Massendlücke sich aus und
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Das den beiden Zylinde ; n MI und M2 entsprechende Massendruckmoment ist positiv und im Maximum, wenn eine der Kurbeln, z. B. jene von MI den oberen Totpunkt passiert und bleibt positiv bis zum Augenblicke, in dem die Kurbel auf halber Höhe steht, dann wird es negativ, erreicht sein Maximum, wenn die Kurbel den unteren Totpunkt passiert und bleibt negativ bis die Kurbel wieder auf halber Höhe angelangt ist. Weiterhin wird es positiv und erreicht im oberen Totpunkte wieder sein Maximum. Mit anderen Worten gesagt, kann das Massendruckmoment als die Projektion eines Radiusvektors dargestellt werden, der, indem er sich dreht, zu den Kurbeln von MI und Ma immer parallel bleibt und die Richtung im Sinne der Kurbel von MI hat.
Das Massendruckmoment der Zylindergruppen Ma und M4, M5 und Mo, M7 und M kann in gleicher Weise durch die Projektionen eines sich drehenden Radiusvektors dargestellt werden. Alle Radienvektoren sind untereinander gleich, nachdem die beweglichen Teile aller Maschinenzylinder gleiches Gewicht haben und der Abstand der Achsen beider Zylinder jeder Gruppe der gleiche ist. Die Massendruckmomente-der beweglichen Teile der Kompressoren B1 und Boa, 11 und I2 können auch durch sich drehende Radienvektoren dargestellt werden, die aber weder
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untereinander'noch jenen, der beweglichen Teile'der. Arbeit leistenden. Zylinder gleich sind.
Man. kann auf diese Art das Diagramm Fig. 5 aufstellen, in dem mit Mi, M... Mg die Stellungen bezeichnet sind', welche die Kurbelzapfen einnehmen. OM1, OM31 OM5 und OM1 sind die Radienvektoren, welche die Massendruckmomente der beweglichen Teile der Arbeitszylinder darstellen, OM1 und OM5 ergeben sich aus OR'und OM3 und 0M7 aus OR"'. Die beiden Widerstände OR'und OR" haben eine Resultierende OR.
Alle Massendrjuckmomente der-beweglichen Teile der Arbeitszylinder ergeben also ein Moment, das nicht viel grösser ist als jenes der beweglichen Teile von zwei benachbarten Zylindern mit 1800 Kurbelabstand und das mittels der beweglichen Teile der Kompressoren ausgeglichen werden kann. Die beiden Spülluftkompressoren müssen also so angeordnet werden, dass ihre Kurbelzapfen nach B, und B2 in der Richtung der Geraden OR zu liegen kommen.
- Ihre beweglichen Teile besitzen in der Praxis geringeres Gewicht als jene der eigentlichen Maschinenzylinder, aber der Abstand der beiden Kompressoren voneinander ist grösser als jener von zwei nebeneinanderstehenden Maschinenzylindern und ihr Massendruckmoment ist etwas grösser als OR. Der grösste Teil des Unterschiedes wird mittels des Massendruck-' 'moments der Einblasluftkompressoren ausgeglichen, indem man deren Kurbelzapfen nach 11 und 12 verlegt. Der noch bestehende kleine Unterschied kann durch Zusatzmassen ausgeglichen werden, das ist aber im allgemeinen überflüssig.
Man kann diese Ausgleichung auch durch andere Kurbelstellungen erreichen. So kann man MI und M2 durch M8 und M4 ersetzen und umgekehrt, ohne am Massendruck- momentendiagramm etwas zu ändern, doch kann man nicht M1 durch Mi ersetzen und umgekehrt. Alle Winkelabstände der Kurbeln, welche die Ausgleichung ergeben, sind derart, dass die Kurbeln der an ungeraden Stellen stehenden Arbeitszylindern einen Winkelabstand von 22"30'und 112"o'von der Kurbel des ersten Spülluftkompressors in dem einen und dem'anderen Sinne besitzen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit acht Arbeitszylindern, zwei Spülluft- kompressoren und zwei Einblasluftkompressoren, dadurch gekennzeichnet, dass die eine
Hälfte der Arbeitszylinder unmittelbar neben einem Kompressionszylinder steht und-die andere Hälfte nur um einen Zylinderdurchmesser davon entfernt ist. (Fig. 4).