CH162018A - Verfahren und Einrichtung zum Anfahren von Diesel-Lokomotiven mit unmittelbarem Antrieb. - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Anfahren von Diesel-Lokomotiven mit unmittelbarem Antrieb.

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CH162018A
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Aktienge Humboldt-Deutzmotoren
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Humboldt Deutzmotoren Aktienge
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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  Verfahren und     Einrichtung        zurr        Anfahren    von     Diesel-Lokomotiven    mit  unmittelbarem     Antrieb.       Das Verfahren zum Anfahren von Dies,--]  Lokomotiven mit unmittelbarem Antrieb der       Triebaehse,    welches zusammen mit einer zu  seiner Ausführung     dienenden'Einrichtung    den       Ctegenstand    der Erfindung bildet, beruht auf  der Einleitung von     Druckluftverbrennungen     von der ersten Umdrehung der Dieselma  schine an.  



  Die Einleitung von     Drnckluftverbrennun-          gen    beim Anlassen von     Diesel-Lokomotiven     ist schon vorgeschlagen worden, doch hat  man bisher hierfür immer -Selbstzündungen  wie beim normalen     Dieselbetrieb    in Aussicht  genommen, was eine vorangehende Hoch  druckverdichtung und genügende Erwär  mung,des Zylinders     voraussetzte,    welche Be  dingungen erst nach Erreichung einer Kolben  geschwindigkeit von etwa 10,8 m/sec, entspre  chend zirka 10     km/st    Fahrgeschwindigkeit,  erfüllt waren.

   Bis daher musste man daher  immer noch mit Druckluft ohne Verbren-         nung    fahren, was aber einen praktisch nicht  unterzubringenden Vorrat an Druckluft vor  aussetzte; oder man musste mit geänderter  Übersetzung oder schleifender Kupplung an  fahren, was wiederum     Betriebsnachteile    mit  sich     brachte.     



  Nach der vorliegenden Erfindung sollen  daher schon von der ersten Umdrehung an       Druckluftverbrennungen    mit Zuhilfenahme  einer künstlichen Zündung bei gegenüber  ,dem normalen Betrieb mit     maximaler    Be  lastung erheblich vermindertem     Verdich-          tungs-    und Verbrennungsdruck und     während     eines erheblich längeren Kurbelweges dauern  der Einspritzung und Verbrennung einge  leitet werden.     Dies    ermöglicht eine mög  lichst schnelle     Beschleunigung,    und zwar  ohne störende Kraftstösse, mit denen ein  Schleudern verbunden sein würde.

   Das Ver  fahren     und    die Einrichtung zu seiner Durch-           führung    :sollen beispielsweise anhand der  beiliegenden     Zeichnung    erläutert werden.  



       Fig.    1 stellt ein normales     Zugkraftdia-          gramm,    und       Fig.    2 ein Dieseldiagramm dar;       Fig.    3 und 4 zeigen die zugehörigen       Tangentialdruckdiagramme    einer doppelt  wirkenden     Zweitakt-Zweizylinder-    und einer       doppeltwirkenden    Zweitakt - Dreizylinder  dieselmaschine;       Fig.    5 und 8 stellen     Anfahrdiagramme     gemäss der Erfindung dar;

         Fig.    6, 7, 9 und 10 sind die zugehörigen       Tangential-Druckdiagramme    der Zweizylin  der- und     Dreizylin:dermaschine.     



  Das bekannte     Zugkraftdiagramm    der       Fig.    1 ist auf der Strecke     A-B    bestimmt  durch die Gleichung    Z     max        =.C.   <I>f</I>     #   <I>G</I>     #   <I>(1)</I>    (wo Z Zugkraft, f     Reibungswertziffer,    G  Reibungsgewicht und C eine Konstante     be-          -deuten).     



  Auf der Strecke B, C ist es bestimmt  durch die Gleichung  
EMI0002.0026     
    (wo<I>v</I> Zuggeschwindigkeit,<I>N</I> Leistung der       Dieselmaschine    und     C,    eine Konstante be  deuten).  



  Die Leistung der Dieselmaschine kann  auch geschrieben werden  
EMI0002.0029     
    (wo T die     Tangentialkraft    an der Kurbel und  r den Kurbelradius bedeutet), woraus mit der  Gleichung (2)  
EMI0002.0031     
    wo     C=    eine Konstante ist, da     da!s    Verhältnis  verbundenen Motor     unveränderlich    ist.

   In  
EMI0002.0035  
   bei dem mit den     Lokomotivrädern    starr  Verbindung mit der Gleichung (1) ergibt die  Gleichung (3)  
EMI0002.0037     
    Da nun die Beschleunigung der Zugkraft  verhältnisgleich ist, so ergibt nach Gleichung  (3) die Forderung möglichst schneller Be  schleunigung des Zuges auch die Forderung  möglichst grosser     Tangentialkraft.    Anderseits  besagt     GA:eichung    (4), dass die     Tangentiallkraft     eine durch die Abmessungen der Lokomotive  bestimmte Grösse nicht überschreiten darf,  wenn kein Schleudern stattfinden soll. Da.

    also jede Unterschreitung von<I>T</I>     max    eine  Verminderung der Beschleunigung, jede  Überschreitung ein Schleudern     bewirkt,    so  muss also auf der ganzen der     Beschleunigung     dienenden Strecke die     Tangentialkraft    eine  möglichst     gleichbleibende,    geringen Schwan  kungen unterliegende Grösse sein, um grösste  Beschleunigung unter Vermeidung des       Schleuderns    zu erreichen.  



  Legt man nun zum Anfahren der Diesel  maschine ein     D,ruckluftverbrennungsdia-          gramm    mit der normalen     Betriebsverdichtung     von     etwa    33     at.,    eine     Gleichdruckverbren-          nung    und     20%    Füllung (Diagramm     Fig.    2)  zu Grunde,

   so ergeben sich gemäss     Fig.    3 für  eine     doppeltwirkende        Zweizylinder-Zweitakt-          maschine    die     Tangentialdrucklinien        T(!i-        T34     der     Einzelzylinderseiten    und die     zusammen-          gesetzte        Tangentialdrucklinie    T;

   ebenso nach       Fig.4    für eine ,doppelt wirkende Dreizylinder  Zweitaktmaschnne die einzelnen     Tgngential-          drucklinien        T,i-T"sunddiezusammengesetzte     e       Tangentialdrucklinie    T. Man erkennt also,       d:ass    durch eine solche     Druckluftverbrennung     zwar ein sehr volles Diagramm, das an     Flä-          cheninhialt    dem normalen     Dieseldiagramm     überlegen ist, zu gewinnen ist, dass aber die  oben aufgestellte Forderung eines möglichst  gleich hohen     tangentialen    Druckes nicht zu  erreichen ist.  



  Hier setzt die Erfindung ein; gemäss der  selben     erfolgt,die        Druckluftverbrennung    bei       gegenüber    dem Betriebe bei maximaler Be  lastung erheblich (zum Beispiel auf     etwa,    die  Hälfte) vermindertem     Verdichtungs-    und  Verbrennungsdruck und während eines erheb-      ]ich längeren Kurbelweges, zum Beispiel das  drei- bis fünffache, -dauernder Einspritzung  und Verbrennung.  



  Ein solches     Niederdruck-Verbrennungs-          diagramm    ist beispielsweise in     Fig.    5 mit  einem     gleichbleibenden        Verbrennungsdruck     von 15     at.    bei<B>50%</B> Füllung dargestellt.

   Das  entsprechende     Tangentialdruckdiagramm    er  sieht man in F     ig.    6 für eine doppelt     wirkende          Zweizylinder-Zweitaktmaschine,    in     Fig.    7  für eine doppelt wirkende     Dreizylinder-          Zweita.ktmaschine.Während    die     Ta.ngential-          diagramme    der     Fig.    3 und 4 noch Druck  schwankungen von 6 bis 19     at.    zeigen, sind  sie nunmehr auf 2 bis     21/2        at.    herunterge  zogen.

   Die Verbrennungslinie braucht nicht  genau     wagrecht    zu     verlaufen.    Wie nämlich  die     Fig.    9 und 10 zeigen, ergibt ein Dia  gramm gemäss     Fig.    8 mit einer von 18 auf  14     at.    abfallenden     Verbrennungsdrucklinie     sogar noch einen etwas günstigeren     Verlauf     der     Tangentialdrücke,    denn die Schwankun  gen des     Tangentialdruckes    sind nur noch  bis     11/2        at.     



  Dabei ist trotz der starken Verminderung  des     Verdichtungs-    und Verbrennungsdruckes  von     33        at.    auf etwa die Hälfte der mittlere       Tangentialdruck    nicht     etwa        vermindert    wor  den.

   Denn während er beim Diagramm ge  mäss     Fig.    2 etwa 12     at.    bei der Zweizylinder  maschine und 18     at.    bei der Dreizylinder  maschine beträgt, ist er beiden Diagrammen  gemäss     Fig.    5 und 8 auf 14 bis     141/2        at.     bei der     Zweizylindermaschine        lind    auf 20 bis  25     at.    bei der     Dreizylindermaschine    gestiegen.  



  Auch der Auspuffdruck ist nicht unzu  lässig gesteigert worden; denn er hält sich  in den beiden Diagrammen nach     Fig.    5 und  8 auf etwa 7     at.,    was einen für die ver  hältnismässig kurze Dauer der     Anfahrzeit     noch erträglichen Verlust an Auspuffenergie  darstellt.  



  Dieses     unter    so günstigen Umständen  verlaufende Anfahren der Lokomotive ohne       merkbare    Stösse mit     istarkern    Beschleuni  gungsdruck könnte nicht durch eine Verlän  gerung der Verbrennungszeit bei Aufrecht  erhaltung des hohen Verdichtungsdruckes er=    zielt werden, weil das einen zu hohen     Aus-          puffdi-uck    und damit zu hohen Ölverbrauch  ergeben würde; es könnte auch nicht durch.

         Verminderung    des Verdichtungsdruckes bei  Aufrechterhaltung einer normalen     Einspi-itz-          und    Verbrennungszeit von 10 bis 20% des  Kolbenhubes erzielt werden, weil das einen       züi        niedrigen        Tangentialdruck,    also ein zu  langsames Anfahren ergeben würde;     erst     das Zusammenwirken beider Massnahmen:  Verminderung des Verdichtungsdruckes und  Vergrösserung der     Einspritz-    und Verbren  nungszeit     führt        zum    Ziele.

      Das Verfahren gemäss der Erfindung  setzt eine künstliche Zündung, die beim spä  teren reinen Dieselbetrieb nicht     nötig    ist,  voraus. Es ist jedoch nicht an die Einhal  tung enger Grenzen bei der Verminderung  des     Verdiehtungs-    und Verbrennungsdruckes  und Vergrösserung der Füllung gebunden;       seine    Vorteile     setzen    praktisch schon ein,  wenn der Verdichtungsdruck auf etwa  des normalen Verdichtungsdruckes ermässigt  und die Füllung auf etwa das doppelte der  normalen     Füllung    erhöht wird. Man kann  bei den ersten     Anfahrhüben    gegebenenfalls  den ganzen Verdichtungswiderstand aus  schalten.  



  Die     Ausführung    des Verfahrens kann  mit den für     den    Betrieb von Dieselmaschinen       notwendigen    Steuerorganen, zu denen eine  Zündvorrichtung hinzukommt, ausgeführt  werden. Diese Zündvorrichtung muss so be  schaffen sein, dass sie durch unmittelbares  Anspritzen -des Treiböls und Anblasen von  Druckluft in ihrer Wirkung nicht beein  trächtigt wird, zum Beispiel eine     Glühspirale     aus wenigen starken Drähten eines schwer  schmelzbaren     Metalles,    wie     Nichrotherm,     oder eines keramischen Halbleiters,

   wie       Karborundum    oder     Silit.    Die Verminderung  des Verdichtungsdruckes kann durch zeit  weises Offenhalten eines Entlüftungsorganes  oder durch ein während des Verdichtungs  hubes dauernd geöffnetes Drosselorgan oder  durch     Vergrösserung    des Verdichtungsraumes  bewirkt werden.

        Die     Steuerungen    der den     Anfahrvorgang     beherrschenden Organe werden vorteilhaft  verkuppelt,     insbesondere    das     Brennstoffzu-          fuhrorgan    oder die     Brennstoffzufuhrorgane     und das     Druckluftzufuhrorgan.    Um mit  wachsender     Geschwindigkeit    der Lokomotive       allmählich    auf den normalen Dieselbetrieb  übergehen zu können, wird vorteilhaft das       Verdichtungs-Verminderungsorgan    ebenfalls  mit diesen beiden Organen derart verbunden,

    dass mit Verminderung der     Druckluft-    und  Brennstoffzufuhr die Verdichtung erhöht  wird. bis bei vollständiger Abstellung der  Druckluft und Erreichung der vollen Ver  dichtung der normale Dieselbetrieb herge  stellt ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Anfahren von Diesel lokomotiven mit unmittelbarem Antrieb des Motors auf die Triebachse, dadurch gekenn zeichnet, dass im Arbeitszylinder von der ersten Umdrehung an Verbrennungen mit Zuhilfenahme einer künstlichen Zündung bei gegenüber dem normalen Betrieb mit maxi maler Belastung erheblich vermindertem Ver- dichtungs- und Verbrennungsdruck und wäh rend eines erheblich längeren Kurbelweges dauernder Einspritzung und Verbrennung eingeleitet weiden. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, da: .durch gekennzeichnet, dass der Anfahr- Verdichtungsdruck auf wenigstens % des Verdichtungsdruckes beim Dieselbetrieb vermindert ist. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da ,durch gekennzeichnet, dass der Kurbelweg während der Brennstoffzufuhr beim An fahren wenigstens das doppelte des Kur belweges während der grössten Brennstoff zufuhr bei Dieselbetrieb ist.
    PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch ein Handorgan, welches zugleich -den Verdichtungsdruck zu vermindern, die Druckluftzufuhr anzustellen und die Brenn stoffzufuhr über das beim Dieselbetrieb mit stärkster Belastung notwendige Mass zu ver- mehren gestattet.
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