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Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem Kolben aus mehreren, zur Anderung
des Verdichtungsverhältnisses gegeneinander verstellbaren Kolbenteilen
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Die Erfindung bezieht sich auf Viertakt-Brennkraftmaschinen und im besonderen
auf Vorrichtungen zur selbsttätigen Veränderung des Verdichtungsraumes der Zylinder,
so daß der maximale Verbrennungsdruck im Zylinder durch Veränderungen des Kompressionsverhältnisses
in einem weiten Drehzahlbereich und bei unterschiedlichen Belastungen der Maschine
im wesentlichen konstant gehalten werden kann.
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Es ist bekannt, bei Bremskraftmaschinen zwischen einem normalen Kolben
und seiner Kolbenstange eine Vorrichtung aus zwei gegeneinander beweglichen Teilen
einzuschalten, von denen der eine an der Kolbenstange fest angebracht, der andere
mit dem Kolben durch übliche Mittel, z. B. durch den Kolbenbolzen oder durch ein
Kugelgelenk, verbunden ist. Durch relative Bewegung dieser beiden Teile zueinander
kann das Kompressionsverhältnis konstant gehalten werden, wobei die, Relativbewegung
durch zwischen den beiden Teilen angeordnete, mit Öl gefüllte Kammern gesteuert
wird. Zur Vermeidung eines übermäßigen Brennkammerdruckes wird Öl aus der oberen
Kammer über ein Sicherheitsventil in die untere Kammer geleitet, wodurch der Kolben
mit seiner Stirnfläche näher an die Kolbenstange rückt. Die untere Ölkammer steht
dabei mit der in der Kolbenstange befindlichen Ölzuführungsleitung durch ungesteuerte
Öffnungen für die Zuführung und Ableitung des Öls in offener Verbindung. Soll der
Druck in der Verbrennungskammer erhöht werden, so wird durch Einleitung von Öl in
die obere oder äußere Kolbenkammer unter einem Druck von etwa 18 at der Abstand
zwischen dem Kolbenkopf und der Kolbenstange vergrößert, wobei die Zuführung des
Öls etwa während eines Teilumlaufes der Kurbelwelle um 220° beim Arbeitstakt der
Brennstoffzuführung erfolgt. Der in der Brennkammer während der Einlaßperiode erzeugte
Unterdruck erzeugt jedoch einen relativ höheren Unterdruck in der kleineren Beaufschlagungskammer
des Kolbens, so daß die äußere Kolbenkammer Öl aus der inneren Kolbenkammer bzw.
aus der Ölzuführungsleitung ansaugt.
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Hierbei ist es nachteilig, daß ein solcher Unterdruck nur bei Maschinen
auftritt, deren Abgasleitung durch eine Drosselstelle oder auf sonstige Weise gesteuert
wird, nicht aber bei Dieselmotoren und sonstigen, mit Kompressionszündung oder mit
Druckaufladung betriebenen Maschinen. Da das Gewicht der zusätzlich eingebauten
Vorrichtung auch das Gewicht der hin-und hergehenden Teile erhöht, ist eine mit
dieser Vorrichtung ausgerüstete Maschine überdies für den Betrieb mit hohen Drehzahlen
wenig geeignet. Der Querschnitt der am Kolbenkopf angeordneten, äußeren Kolbenkammer
beträgt etwa ein Viertel des gesamten Kolbenquerschnittes, so daß das in dieser
Kammer befindliche Öl einem Druck ausgesetzt wird, der etwa das Vielfache
des maximalen Zylinderdruckes beträgt. Die Beaufschlagungskammer muß demgemäß sehr
kräftige und entsprechend schwere Wandungen aufweisen. Hierzu treten Auswirkungen
der erhöhten Trägheitskräfte, die sowohl durch die zusätzliche Vorrichtung als auch
durch das zu ihrem Betrieb erforderliche und in der Zuführungsleitung der Kolbenstange
befindliche Öl bedingt sind. Zum Beispiel würde Öl während der ersten Hälfte der
Einlaßperiode in die äußere Kolbenkammer einströmen, wenn sich die Trägheitskräfte
des Kolbens und des äußeren Teils der Beaufschlagungsvorrichtung im Sinne einer
Vergrößerung des Volumens der äußeren Kolbenkammer auswirken, und die Trägheitskraft
der in der Kolbenstange befindlichen Ölsäule würde sich auf das als Rückschlagventil
ausgebildete Einlaßventil auswirken, doch würde während der zweiten Hälfte der Einlaßperiode,
wenn die Trägheitskraft des Kolbens und des äußeren Teils der Beaufschlagungsvorrichtung
im Sinne einer Verminderung des Volumens der Beaufschlagungskaminer wirksam sind
und die Trägheitskraft
der in der Kolbenstange befindlichen Ölsäule
vom Rückschlagventil der Ölzuführungsleitung fortgerichtet ist, kein Öl in die äußere
Kolbenkammer einströmen. Die durch die Trägheitskräfte beeinflußte Änderung des
Öldruckes hängt zwar von der Drehzahl der Maschine ab, aber selbst bei niedriger
Drehzahl würde der Öldruck vielfach größer sein als der normale Zuführungsdruck
von etwa 18 at.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu vermeiden.
Sie sieht vor, die Vorrichtung so anzuordnen und auszubilden, daß die hin- und hergehenden
Massen durch unmittelbare Anordnung der Beaufschlagungskammern im Kolben statt in
einer gesonderten, zwischen dem Kolben und der Kolbenstange eingeschalteten Vorrichtung
nicht wesentlich erhöht werden. Dabei werden die Wände der Beaufschlagungskammern
mindestens teilweise zugleich durch die Kolbenwände gebildet, die somit zwei Aufgaben
zugleich erfüllen. Durch Verminderung der zur Begrenzung der Beaufschlagungskammern
erforderlichen Teile wird auch eine Vereinfachung erzielt. Bei dieser Ausführung
ist weiterhin die Querschnittsfläche der äußeren Kolbenkammer nur wenig kleiner
als die Ouerschnittsfläche des Kolbens, so daß der in der Brennkammer auftretende
Höchstdruck durch einen Öldruck aufgenommen werden kann, der nicht wesentlich größer
als der maximale Brennkammerdruck ist. Schließlich werden dabei die Trägheitskräfte
im Sinne einer Förderung der erstrebten Wirkungen ausgenutzt.
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Die Erfindung sieht überdies vor, die dem Kolbenkopf abgekehrte innere
Beaufschlagungskammer des Kolbens mit getrennt gesteuerten Ein- und Auslaßöffnungen
für das einzuleitende Druckmittel zu versehen, wobei diese Öffnungen gesondert von
den gesteuerten Druckmittelein- und -auslaßöffnungen der äußeren Beaufschlagungskammer
des Kolbens vorgesehen sind. Auf diese Weise können die beiden Kammern unabhängig
voneinander gesteuert und in ihrer Beaufschlagung so geregelt werden, daß sie den
unterschiedlichen Erfordernissen von Maschinen unterschiedlicher Gattung entsprechen.
Der äußere Teil des Kolbens hat dabei eine längssymmetrische, büchsenartige Gestalt
und ist nicht vom Kolbenbolzen oder sonstigen Einrichtungen zur Verbindung des Kolbens
mit der Kolbenstange durchsetzt, und da dieser äußere Teil des Kolbenkörpers den
hohen Brenntemperaturen ausgesetzt ist, werden somit auch die Schwierigkeiten vermieden,
die sich sonst aus unterschiedlicher Wärmedehnung von Teilen unterschiedlicher Stärke
ergeben.
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Diese Vorteile werden bei Ausrüstung des Kolbens mit druckmittelbeaufschlagten
Kammern der beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einige Wände
der ersten und zweiten Beaufschlagungskammer durch Wände der Außenhülse des Kolbens
gebildet sind, wobei die Querschnittsfläche der ersten bzw. äußeren Beaufschlagungskammer
nur wenig kleiner als die äußere O_uerschnittsfläche des Kolbens ist, daß ferner
die Flüssigkeit aus der ersten Kammer unmittelbar in das Kurbelgehäuse oder sonstige
Zone niedrigen Druckes abgeleitet wird, so daß die in die erste Kammer einströmende
Flüssigkeit nicht in die zweite Kammer überströmen kann, und daß der zweiten Kammer
Druckflüssigkeit durch einen zweiten, mit einem Rückschlagventil ausgerüsteten und
vom Einlaß der ersten Kammer gesonderten Einlaß zugeleitet und durch eine zweite
Abflußleitung mit verengtern Auslaß unmittelbar in das Kurbelgehäuse oder eine sonstige
Zone niedrigen Druckes abgeleitet wird und daß der die Beaufschlagungskammern, Leitungen
und Rückschlagventile enthaltende Kolben an der Einrichtung zum Umwandeln der hin-
und hergehenden Kolbenbewegung in die Drehbewegung der Kurbelwelle schwenkbar gelagert
ist.
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In bevorzugter Weise kann die zur Verstellung der Kolbenteile dienende
Vorrichtung so ausgebildet sein, daß sämtliche Wände der ersten und zweiten Beaufschlagungskammer
des Kolbens von den beiden Kolbenteilen gebildet sind und die Außenwand des Kolbens
aus einer längssymmetrischen Büchse besteht, die nicht vom Kolbenbolzen oder sonstigen
Vorrichtungen für die Lagerung der Kurbel bzw. Pleuelstange oder sonstiger Einrichtungen
für die Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens in die Drehbewegung
der Kurbelwelle der Maschine durchsetzt ist.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der Kolben ist stets angenommen,
daß sie in vertikal angeordneten Zylindern mit obenliegendem Verbrennungsraum arbeiten.
Natürlich können die Zylinder auch jede andere Lage einnehmen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Kolben gemäß
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
solchen Kolben, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den gleichen Kolben unter 90° zu
dem in Fig. 1 dargestellten Schnitt, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie A-A
in Fig. 1, Fig.4 einen Längsschnitt durch einen anderen Kolben, Fig. 5 einen Teilquerschnitt
nach der Linie A-A in Fig. 4 und Fig.6 einen Längsschnitt durch einen weiteren Kolben
gemäß der Erfindung.
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Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kolben ist für eine @Tiertakt-Brennkraftmaschine
bestimmt. Er besteht aus zwei Hauptteilen, die beide glockenförmig sind und mit
ihren offenen Enden zur Kurbelwelle oder einer anderen Vorrichtung zur Umwandlung
der Hin-und Herbewegung in eine Drehbewegung zeigen. Diese beiden Teile stecken
ineinander. Der äußere Teil s bildet den eigentlichen Kolben und dessen Boden 6.
Er weist an der üblichen Stelle auch Ringnuten für die Kolbenringe auf. Der innere
Teil 1 ist in axialer Richtung in dem äußeren Teil 5 verschiebbar angeordnet und
in üblicher Weise mittels eines Kolbenbolzens 2 mit dem Auge 3 der Pleuelstange
4 verbunden. Zwischen der oberen Fläche des inneren Teils 1 und der unteren Fläche
des Kolbenbodens 6 ist eine Kammer 7 vorgesehen, während in der Nähe des unteren
Randes der beiden Teile eine ringförmige Kammer 8 zwischen ihnen vorhanden ist.
Diese Kammer wird einerseits von der Außenwand des inneren Teils 1 und einem auf
diesem vorgesehenen ringförmigen Ansatz und andererseits von der Innenwand des Kolbenhemdes
des äußeren Teils sowie einem in dieses eingeschraubten Ring 16 begrenzt.
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Dieser Ring muß zum Ein- und Ausbau des inneren Teils 1 aus dem äußeren
Teil 5 herausgeschraubt werden. Die Steuerung der Bewegung zwischen den beiden Teilen
erfolgt durch das Hin- und Herströmen von Öl zwischen diesen beiden Kammern 7 und
B.
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In der Pleuelstange 4 ist eine Längsbohrung 9 für die Zuführung von
Drucköl zu dem Kolbenbolzenauge 3 vorgesehen. Diese Bohrung mündet in eine die Lagerbüchse
umgebende Ringnut 10 und setzt sich dann auf der anderen Seite der Lagerbohrung
in der Bohrung 10a fort. Sitzt der Kolbenbolzen im Pleuel
fest,
so ist die Ringnut unmittelbar um den Bolzen herum angeordnet, oder durch den Bolzen
geht eine Bohrung hindurch. Gegen das Ende der Pleuelstange, das zum Teil kugelig
oder zylindrisch ausgebildet ist, wird ein Hohlkörper 10 b, der in dem inneren Teil
1 axial verschiebbar angeordnet ist, durch eine Feder 10c angedrückt, so daß er
rings um die Bohrung 10a dichtend anliegt. Es ist auch möglich, feste, mit einem
bestimmten Spiel zusammenarbeitende Flächen vorzusehen. Das Drucköl gelangt aus
dem Hohlkörper 10 b durch Querbohrungen 10 d zu einem Rückschlagventil
11 und durch dieses in die obere Kammer 7. Durch ein anderes Rückschlagventil 12
kann das Öl auch in die untere Ringkammer 8 gelangen. Zur Begrenzung des insbesondere
bei hochtourigen Maschinen durch die Massenträgheit des in der Pleuelstange befindlichen
Öls in den Kammern entstehenden Druckes kann der Hub der Rückschlagventile begrenzt
werden, oder es können Drosselstellen in den zu den Kammern führenden Ölleitungen
der Pleuelstange oder des Kolbens vorgesehen werden.
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Die Außenfläche des inneren glockenförmigen Kolbenteils 1 weist zwischen
der oberen und der unteren Kammer eine Ringnut auf, so daß zwei tragende Ringflächen
18 und 19 verbleiben, die als Dichtfläche zwischen den beiden Kolbenteilen dienen
und ein Überströmen von Öl aus der Kammer 7 in die Kammer 8 und umgekehrt verhindern.
In der Innenwand der Ringnut ist eine Entlastungsöffnung 17 vorgesehen, die verhindert,
daß sich infolge des Durchtretens von Drucköl aus den Kammern 7 und 8 an den Dichtflächen
entlang in dein Ringraum ein Druck aufbaut, der die beiden Kolbenteile stark beanspruchen
würde. Können aber die beiden Kolbenteile stark genug gemacht werden, daß sie diesem
Druck widerstehen, so können die Ringnut und die Entlastungsöffnung fortfallen und
damit die Abdichtung der beiden Kammern verbessert werden.
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Ebenso ist es möglich, in die Dichtflächen Dichtungsringe einzusetzen,
wie dies beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist.
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Das Ausströmen von Öl aus der oberen Kammer erfolgt durch ein Entlastungsventil,
das durch federnde Ringplatten 13 verschiedenen Durchmessers gebildet wird, die
gleichachsig übereinanderliegen und einen Teil der Stirnfläche des inneren Kolbenteils
1 bilden. Die oberste Ringplatte legt sich mit ihrem Rand von unten gegen einen
Ring 14 an, der auf der Stirnfläche des Kolbenteils 1 befestigt ist und als Ventilsitz
dient. Das aus der Kammer 7 durch das Ventil 13 hindurchtretende Öl gelangt
durch Öffnungen 15 in den Ölsumpf der Brennkraftmaschine. Der Austritt von Öl aus
der unteren Kammer 8 erfolgt nach unten zwischen dem inneren Teil t und dem Ring
16 des äußeren Teils hindurch und nach oben zwischen dem inneren und dem äußeren
Teil hindurch. Es ist aber auch möglich, den Öldurchtritt durch die genannten Zwischenräume
durch besonders geringes Spiel zwischen den Teilen und/oder durch Verwendung von
Dichtungsringen sehr klein zu halten und den größten Teil des Öls durch eine Öffnung
austreten zu lassen, die entweder nach unten unmittelbar in den Ölsumpf oder nach
oben durch eine oder mehrere Entlastungsbohrungen im inneren Teil 1 des Kolbens
in den Ölsumpf führt.
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Die Wirkungsweise dieses Kolbens ist die folgende: Während des letzten
Teils eines jeden Ausschubhubes und des ersten Teils des darauffolgenden Ansaughubes
wirkt die durch die Massenträgheit des äußeren Kolbenteils 5 und des in der oberen
Kammer 7 befindlichen Drucköls sowie zu einem gewissen Teil durch die Massenträgheit
des in der Pleuelstangenbohrung befindlichen Öls entstehende Kraft auf das in der
unteren Kammer 8 befindliche Öl. Dadurch tritt ein kleiner Teil dieses Öls durch
die Austrittsöffnungen aus dieser Kammer aus, so daß sich der äußere Kolbenteil
5 um ein sehr kleines Stück, d. h. um ein Stück in der Größenordnung von 1 oder
2 Hundertstelmillimetern, im Verhältnis zu dem inneren Kolbenteil aufwärts bewegen
kann. Gleichzeitig vergrößert sich die obere Kammer 7, so daß eine entsprechende
Ölmenge durch das Rückschlagventil 11 in diese Kammer einströmt. Hat sich die Belastung
der Brennkraftmaschine gerade vermindert, so daß der Höchstdruck im Brennraum geringer
als der zur Betätigung des Rückschlagventils notwendige ist, d. h. wenn Be= dingungen
herrschen, bei denen eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses erforderlich ist,
so wiederholt sich dieser Vorgang ohne weiteres bei jedem Spiel der Maschine, bis
das Verdichtungsverhältnis sich so erhöht hat, daß der dann auftretende Höchstdruck
so groß geworden ist, daß er das Rückschlagventil betätigt. Der nächste Aufwärtshub
erhöht das Verdichtungsverhältnis leicht über den erforderlichen Wert, so daß der
im Zylinder auftretende Höchstdruck etwas größer als derjenige ist, der das Rückschlagventil13
öffnet. Deshalb öffnet sich dieses Ventil also und läßt eine kleine Menge Öl. austreten,
so daß der äußere Kolbenteil sich im Verhältnis zum inneren wieder etwas abwärts
bewegt. Bleibt nun die Belastung der Brennkraftmaschine auf diesem niedrigeren Wert,
so bewegt sich der äußere Kolbenteil im Verhältnis zum inneren bei jedem Kolbenspiel
sehr wenig auf und ab, wobei die Mittelstellung diejenige ist, die den Höchstdruck
im Zylinder ergibt; der durch den Öffnungsdruck des Rückschlagventils bestimmt wird.
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Wird nun das Drosselventil der Brennkraftmaschine geöffnet, so erhöht
sich der Zylinderdruck weit über den Wert, der zum Öffnen des Rückschlagventils
13 erforderlich ist. Sobald sich aber dieses Ventil öffnet und einen beträchtlichen
Durchtrittsquerschnitt freigibt, dann strömt Öl schnell aus der oberen Kammer 7
aus, so daß sich der äußere Kolbenteil im Verhältnis zum inneren schnell abwärts
bewegt und der Verdichtungsraum vergrößert wird, so daß der im Zylinder auftretende
Höchstdruck nahe dem vorgesehenen Wert aufrechterhalten wird.
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Der Kolben stellt sich also selbsttätig mit gewisser Geschwindigkeit
auf eine Verminderung der Maschinenbelastung ein, wobei diese Geschwindigkeit durch
den Durchtrittsquerschnitt der Undichtigkeiten der unteren Kammer bestimmt wird.
Es besteht keine Notwendigkeit für eine schnelle Zunahme des Verdichtungsverhältnisses,
und außerdem würde eine große relative Aufwärtsbewegung des äußeren Kolbenteils
bei jedem Kolbenspiel unerwünscht sein, da dies bei konstanter Belastung eine gleich
große Abwärtsbewegung bei jedem Kolbenspiel und infolgedessen einen beträchtlichen
Leistungsverlust zum Umpumpen des Öls zur Folge hätte. Andererseits ist es erwünscht,
daß der Kolben so schnell wie möglich auf plötzliche Erhöhungen der Brennstoffzufuhr
reagiert, um übermäßig hohe Zylinderdrücke und damit Explosionsdrücke und/oder hohe
Beanspruchungen der Maschine zu vermeiden. Die Einstellgeschwindigkeit wird durch
das Rückschlagventil 13 bestimmt. Die beschriebene Anordnung ergibt infolge der
großen freien Umfangsfläche bei kleiner Bewegung und des Nichtvorhandenseins einer
Differentialwirkung,
die verschiedene Ventilarten bereits bei einem
Druck schließen läßt, der wesentlich geringer als der Öffnungsdruck ist, eine sehr
schnelle Reaktion.
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Bis das erwähnte geringste Verdichtungsverhältnis erreicht ist, wird
der dem Gasdruck ausgesetzte Teil des Kolbens von dem in der oberen Kammer 7 befindlichen
Öl getragen. Daher bewirkt der Gasdruck keine Biegungsbeanspruchungen im Kolbenboden,
der vielmehr nur das Gas und das Öl voneinander getrennt hält. Der Kolbenboden braucht
daher nur so konstruiert zu werden, daß er seine eigene Massenträgheit und die des
in der Kammer 7 befindlichen Öls aushält, die beide gegen Ende des Ausschubhubes
und während des ersten Teils des Ansaughubes auftreten. Wenn das vorgesehene geringste
Verdichtungsverhältnis erreicht ist, stützt sich der äußere Kolbenteil s mit irgendeiner
Fläche auf einer entsprechenden Außenfläche des inneren Kolbenteils 1 ab.
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An Stelle des aus Federscheiben bestehenden Rückschlagventils 13 können
auch federbelastete Ventile 13 bekannter Art in dem inneren Kolbenteil 1 angeordnet
werden, wie dies in Fig.4 und 5 dargestellt ist. Diese Ventile lassen das austretende
Öl unmittelbar in den Innenraum des inneren Kolbenteils und dann in den Ölsumpf
der Maschine gelangen. Das Öl gelangt bei dieser Ausführungsform in gleicher Weise
wie bei der vorher beschriebenen durch das Pleuel in den inneren Kolbenteil und
von hier durch ein zentrales, auf der Innenfläche des äußeren Kolbenteils befestigtes
Rohr 24, das in einer entsprechenden Bohrung des inneren Kolbenteils gleiten kann,
in radiale Kanäle 26 des Kolbenbodens. Diese Kanäle werden durch den eigentlichen
Kolbenboden 6 und eine Platte 25 gebildet, die sich von innen gegen den Kolbenboden
anlegt und mit radialen Nuten versehen ist. Die Platte begrenzt gleichzeitig die
obere Kammer 7 nach oben zu. Die radialen Kanäle 26 münden in einen ringförmigen
Raum 28, in dem das Öl hin- und hergeschüttelt wird und dabei die Kolbenringzone
kühlt. Anschließend gelangt es durch eine Bohrung 27 in den Ölsumpf.
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Bei dieser Ausführungsform wird, wie bei der vorher beschriebenen,
der Kolbenboden frei von Biegungsbeanspruchungen gehalten. Der Gasdruck wird nämlich
über den Kolbenboden 6 und die Platte 25 auf das in der Kammer 7 befindliche Öl
übertragen, und er erzeugt dabei nur Druckbeanspruchungen. Dementsprechend kann
der Kolbenboden schwächer als bei normalen Kolben ausgebildet werden, und eine bestimmte
Menge Kühlöl kann daher die Oberflächentemperatur des Kolbenbodens wirkungsvoller
auf einem gewünschten Wert halten.
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Eine regelbare Austrittsöffnung 29 kann zusätzlich zu den Durchtrittsstellen
der unteren Kammer 8 vorgesehen werden. Sie ermöglicht die Einstellung der Geschwindigkeit,
mit der sich der Kolben beim Herabmindern der Belastung wieder auf die ursprüngliche
Länge verstellt.
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Fig.6 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Rückschlagventil 12,
das den Übertritt von Öl in die untere Kammer 8 steuert, in dem Kolbenbolzen 2 angeordnet
ist, während der Zutritt des Öls in die obere Kammer 7 über das Rückschlagventil
11 sowie die in der Platte Il a vorgesehene Drosselöffnung erfolgt, die den Zufluß
beschränkt. Im übrigen entspricht diese Bauart de:- in Fig. 1 bis 3 gezeigten und
arbeitet auch so wie diese.
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Weiter ist ein Lader, der sowohl für eine veränderliche Verdichtung
als auch für eine veränderliche Förderleistung eingerichtet ist, besonders vorteilhaft,
da die Wirkungsgradverbesserung, die durch beide Möglichkeiten erzielbar ist, größer
als die Summe der Verbesserungen ist, die durch die einzelnen Einrichtungen erzielbar
sind.
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Im Falle einer Viertakt-Dieselmaschine mit Rufladung durch einen mechanisch
von der Dieselmaschine angetriebenen Kolbenverdichter bleibt die Menge und der Druck
der zugeführten Luft bei allen Belastungen der Dieselmaschine im wesentlichen konstant
und muß notwendigerweise diejenige sein, die für Vollast benötigt wird. Bei Teillast
geht die Leistung für das Verdichten der nicht für Verbrennungs-oder Spülzwecke
erforderlichen Luft verloren, so daß der Gesamtwirkungsgrad des Arbeitsprozesses
unter dem Maximum bleibt. Ersetzt man einen solchen Lader durch einen solchen mit
veränderlicher Fördermenge, so ergibt sich die Möglichkeit, die Menge der der Dieselmaschine
zugeführten Luft bei Teillast zu vermindern und damit eine Verminderung der vom
Lader beanspruchten Leistung und infolgedessen eine Verbesserung des Wirkungsgrades.
Doch kann die Dieselmaschine nur eine beschränkte Verminderung der Luftmenge vertragen,
da sonst die Temperatur und der Druck der Luft bei dem festliegenden niedrigen Verdichtungsverhältnis,
das für Vollastbetrieb berechnet ist, zu niedrig werden.
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Sollen daher zufriedenstellende Verbrennungsbedingungen aufrechterhalten
werden, so müssen die Temperatur und der Druck erhöht werden.
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Wird ein Lader mit veränderlicher Förderleistung im Zusammenwirken
mit einer veränderlichen Verdichtung in der Maschine verwendet, so wird nicht nur
der Wirkungsgrad des Arbeitsprozesses verbessert, weil die Luftmenge vermindert
wird, sondern die Grenze, bis zu der die Luftmenge vermindert werden kann, wird
auch erweitert. Die veränderliche Verdichtung erlaubt die volle Ausnutzung der veränderlichen
Förderleistung und umgekehrt, da die Verminderung der Luftmenge bei Teillast, die
durch den Lader mit veränderlicher Förderleistung ermöglicht wird, es den Einrichtungen
zur Veränderung der Verdichtung ermöglicht, höhere Verdichtungsverhältnisse, als
sie bei normalen Luftmengen verwendet werden könnten, vorzusehen und Temperatur-und
Druckverhältnisse zu schaffen, wie sie zur Erzielung befriedigender Verbrennung
erforderlich sind.
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Bei Motoren mit Rufladung kann eine stärkere Verbesserung als bei
unter atmosphärischem Druck gespeisten Maschinen erzielt werden, weil der Ladedruckbereich
größer ist, d. h. das Verhältnis zwischen Vollast und Teillastbedingungen. Der Auflademotor
weist bereits einen Lader auf, der dann durch einen solchen mit veränderlicher Förderleistung
ersetzt werden muß, ohne daß besondere Aggregate erforderlich sind.