Zweitaktbrennkraftmaschine mit Abgasturbine zum Spülluftgebläseantrieb. Die Energie der Abgase von Verbren nungskraftmaschinen, die für :den Antrieb von Abgasturbinen verwendet werden, ist ge geben durch die Menge, den Druck und die Temperatur der Abgase. Bei wechselnder Be lastung der Verbrennungsmaschine bleibt die Abgasmenge ungefähr konstant, dagegen nimmt ihr Druck und ihre Temperatur bei abnehmender Belastung stark ab, womit auch ihre Energie entsprechend sinkt.
Bei Benutzung der Abgasturbine zum Antrieb eines Gebläses zur Förderung von Spül- bezw. Aufladeluft ergibt sich eine grundsätzliche Verschiedenheit der Verhält nisse bei Viertakt- und Zweitaktmaschinen. Bei Viertaktmaschinen ist es insbesondere bei kleinen Belastungen nicht erforderlich, dass der'duroh das Gebläse erzeugte Aufladedruek höher ist als der Auspuffgegendruck, das heisst der Druck der Abgase vor der Turbine.
Es kann sich :daher hier bei abgasgetriebenen Aufladegebläsen zum Beispiel der in dem Diagramm der Fig. 1 bezeichnete Verlauf von Aufladedruck und Auspuffdruck in Ab hängigkeit von der Belastung einstellen.
Der Aufladedruck ps ist bei Belastungen von etwa über %-Last höher. bei Belastungen unter K-Last niedriger als :der Auspuffgegendruck pa. Das bedeutet, :dass bei den höheren Be lastungen ein Ausspülen des Zylinderto:
t- raumes mit frischer Aufladeluft stattfindet, während umgekehrt bei kleiner Belastung Abgasreste im Totraum verbleiben und der zurückgehende Kolben nur Luft von niedri gerer Spannung als der Auspuffgegendruck vom Gebläse geliefert bekommt, bezw. sich teilweise selbst durch :das Gebläse hindurch ansaugt. Diese Verhältnisse sind beim Vier takt unbedenklich, da der Arbeitszylinder bei kleinen Belastungen auch in dem Fall, wo der Auspuffgegendruck höher als der Ruf ladedruck ist, immer noch .genügend Luft er hält.
Anders liegen die Verhältnisse bei der Zweitaktmaschine. Hier muss, wie Fig. 2 zeigt, auch bei kleinen Belastungen der Spül- diuch ps höher sein als der Auspuffgegen druck pa, weil sonst der Zylinder überhaupt nicht -gespült wird und keine Frischluft er hält. Nun sind aber bei der Zweitaktmaschine die Auspufftemperaturen infolge der Ver mischung der Abgase mit dem Spülluftüber- schuss erheblich niedriger als bei :der Vier taktmaschine.
Es reicht daher selbst bei sehr guten Wirkungsgraden von Abgasturbine und Gebläse schon bei Normallast die Ener gie der mit Spülluft vermischten Abgase nicht mehr aus, um Spülluft von höherer Spannung als die Abgasspannung zu er zielen. Die Abgase können vielmehr nur einen Bruchteil der erforderlichen Antriebs energie für das Gebläse liefern.
Es ist deshalb schon vorgeschlagen wor den, die fehlende Antriebsleistung. durch einen auf der Gebläsewelle sitzenden Elektro motor zu liefern. Ebenso ist vorgeschlagen worden, Gebläse und Abgasturbine mit der Zweitaktmaschine zu kuppeln und von dieser die fehlende Energie zu entnehmen. Schliess lich ist man auch schon dazu übergegangen, Abgase von höherer Spannung und höherer Temperatur aus dem Zylinder der Zweitakt maschine zu entnehmen und diese direkt ohne Vermischung mit den übrigen Abgasen auf ein Turbinenlaufrad arbeiten zu lassen.
Da bei sollten aber bei Mehrzylindermaschinen alle Zylinder stets in gleicher Weise aus geführt sein und bei Belastungsänderungen in gleicher Weise geregelt werden.
Die vorliegende Erfindung will die feh lende Antriebsenergie für das Spülluft gebläse in der Weise beschaffen, dass, ein oder mehrere Arbeitsräume der Zweitaktma_schine bei allen Belastungen der Brennkraftmaschine so betrieben werden, dass sie Abgase von höherer Energie als die übrigen Arbeits räume liefern, die auf eine besondere, mit dem Spülluftgebläse und der andern Abgas turbine auf gleicher Welle sitzende Abgas turbine oder doch auf ein besonderes Lauf rad der Abgasturbine arbeiten.
Diese Ar beitsräume können im Viertakt oder im Zwei takt betrieben werden. In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.
Fig. w zeigt eine Maschine, bei der ein Zylinder im Viertakt betrieben wird und Ab gase höherer Energie liefert; die Fig. 4 bis 6- zeigen Maschinen, bei denen alle Arbeitsräume im Zweitakt betrieben werden.
In der Fig. ss besitzen vier Zylinder der Zweitaktbrennkraftmaschine a eine gemein same Spülluft- bezw. Aufladeleitung b und ebenso eine gemeinsame Auspuffleitung c. Ausserdem ist noch ein fünfter Zylinder d vorgesehen, der im Viertakt betrieben wird, und auf die Kurbelwelle der Zweitaktzylin- der arbeitet. An :das Auspuffventil e dieses Zylinders schliesst eine besondere, von der Leitung c unabhängige Auspuffleitung f an.
Die für die Zweitaktzylinder erforderliche Spül- und Aufladeluft wird von einem Ge bläse g geliefert, das von zwei mit ihm auf gleicher Welle h sitzenden Abgasturbinen i und j angetrieben wird. Die Turbine i ist an die Auspuffleitung c der Zweitaktzylinder angeschlossen und wird von den Abgasen die ser Zylinder beaufschlagt, die Turbine j steht mit der Auspuffleitung f des Viertaktzylin- ders d in Verbindung und erhält :dessen Ab gase.
Die Regelung der Brennstoffpumpe des Viertaktzylinders kann unabhängig von der jenigen der Zweitaktzylinder erfolgen, damit immer Abgase von genügender Temperatur bezw. Energie zur Verfügung stehen, um die nötige Antriebsleistung für die Spülluft pumpe zu erzielen.
Ebenso kann die Steue rung des Auspuffventils e dieses Zylinders entsprechend der Belastung .der Zweitakt maschine von Hand oder durch den Regler der Maschine so einstellbar sein, dass es früher oder später, also bei veränderlichem Auspuff gegendruck und damit auch bei veränder licher Abgastemperatur öffnet. Die Abgas turbine j erzeugt mit der Abgasturbine i die zur Erzeugung des benötigten Spülluft druckes erforderliche Antriebsleistung für das Gebläse.
Bei doppeltwirkenden Zweitaktmasehinen kann die eine Zylinderseite eines oder meh rerer Zweitaktzylinder im Viertakt betrieben und an eine besondere Turbine oder ein be sonderes Laufrad der normalen Abgasturbine angeschlossen werden.
Nach Fig. 4 sind die Zylinder W der Zweitaktmasehine a an die Spülluft- bezw. Aufladeleitung b und die Auspuffleitung c angeschlossen, während der Zylinder a= eine besondere Auspuffleitung c' besitzt. g stellt das Gebläse zur Beschaffung der Spül- bezw. Aufladeluft der Zweitaktmaschine dar.
Sein Antrieb erfolgt durch zwei, auf gleicher Welle h mit ihm sitzende Abgasturbinen i bezw. j. Von diesen wird die Turbine i von den Abgasen der Zweitaktzylinder a' beauf- schlagt, die ihr über das Leitungsrohr c3 zu geführt werden, während die zweite Turbine j an die Abgasleitung c' des Zweitaktzylin- ders a?' angeschlossen ist.
Von der Leitung c' führt eine Abzweigung e2 nach dem Leitungs rohr c3. An der Gabelstelle der Leitung cl, c\ ist eine Klappe l vorgesehen, die so ge steuert wird, dass sie zunächst die von ;dem sogenannten Vorauspuff herrührenden heissen und höher bespannten Abgase der Turbine ;
j zuleitet, so dass, diese .den fehlenden Rest des Leistungsbedarfes des Gebläses g liefern kann, dann umgestellt wird, so dass sie die Leitung c' abschliesst und die Leitung c2 öff net, um die mit .dem Spülluftübersehuss ver mischten und daher kälteren Abgase in die zur Turbine i führende Abgasleitung c' abzu leiten.
Die Regelung des Zweitaktzylinders a' kann hier ebenfalls in anderer Abhängig keit der Belastung erfolgen, wie die der Zweitaktzylinder rW, damit er bei jeder Be lastung die zum Gebläseantrieb fehlende Ab gasenergie liefern kann.
In Fig. 5 ist eine vertikale Zweitakt maschine gezeigt, bei welcher der Zylinder a2 ebenfalls wiederum ein Zweitaktzylinder ist und .die Entnahme von Abgasen höherer Spannung und höherer Temperatur dadurch herbeigeführt wird, dass ein Teil oder sämt- liehe Auslassschlitze k' dieses Zylinders grössere Höhe besitzen, als die Schlitze k der übrigen Zweitaktzylinder. Es werden in folgedessen aus diesem Zylinder Abgase von höherer Spannung bezw. höherer Temperatur entnommen,
die wiederum auf eine besondere Abgasturbine j geleitet werden, während die Abgase der übrigen Zylinder der Abgastur bine i zugeführt werden.
Statt eines Zylinders kann .gegebenenfalls auch ein Aggregat aus mehreren Zylindern, die im Vier- oder Zweitakt betrieben werden, Abgase höherer Energie liefern. Diese kön nen, statt an eine besondere Turbine auch an ein besonderes Laufrad der Abgasturbine an geschlossen sein, so d.ass dann eine zweite Ab gasturbine in Wegfall kommt.
Fig. 6 stellt eine Ausführungsform dar, bei welcher von einer Zweitaktmehrzylinder- maschine zwei Zylinder a2 an eine eigene Ab gasleitung c' angeschlossen sind, an welche die mit höherer Abgasenergie arbeitende Ab gasturbine j ganz dicht herangerückt ist,. so dass eine gute Gasführung ohne wesentliche Leistungsverluste und damit auch ohne wesentliche Druck- und Temperaturverluste möglich ist. Die übrigen Zylinder puffen in eine gemeinsame Auspuffleitung c aus, die wiederum die Abgasturbine i mit Abgasen der üblichen Energie beaufschlagt.
Wenn Zweitaktzylinder die fehlende An triebsleistung mittelst Abgasen höherer Ener gie beschaffen, kann :deren Regelung in ande rer Abhängigkeit von der Belastung als die der andern Zylinder erfolgen.