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Mehrzylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine
mehrzylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine mit einem durch eine Abgasturbine angetriebenen
Spül- und Ladeluftgebläse und mit einem vom Kurbeltrieb der Maschine aus angetriebenen
Kolbenspülgebläse, welches eine geringere Zahl von Zylindern hat als die Brennkraftmaschine,
parallel zu dem Abgasturbogebläse Luft fördert und so ausgebildet ist, daß seine
Fördermenge mit zunehmendem Druck der vom Abgasturbogebläse geförderten Spülluft
abnimmt, und umgekehrt.
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Bei Zweitaktbrennkraftmaschinen ist die Energie der Abgase bei geringen
Maschinenbelastungen bzw. beim Anlassen der Maschine gewöhnlich nicht ausreichend,
um ein zufriedenstellendes Laufen der Abgasturbine des Spül- und Ladeluftgebläses
zu ermöglichen. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind schon viele Lösungen vorgeschlagen
worden. Bei einer bekannten Ausführung wird eine Spülluft-Kolbenpumpe von der Brennkraftmaschine
angetrieben. Dabei besteht die Möglichkeit, die Pumpe entweder in Reihe oder parallel
zum Abgasturbogebläse anzuordnen. Eine solche Spülluft-Kolbenpumpe kann entweder
als größere Einheit ausgebildet werden, die direkt von der Kurbelwelle aus angetrieben
wird, es kann aber auch zweckmäßig sein, eine Reihe von kleineren Pumpenzylindern
vorzusehen, die den einzelnen Kurbeltrieben der verschiedenen Maschinenzylinder
zugeordnet sind und von diesen angetrieben werden.
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Zusätzlich einem Abgasturbogebläse zugeordnete Kolbenpumpen, die bei
geringer Belastung bzw. wenn die Maschine angelassen wird, in Betrieb genommen werden,
sind ebenfalls bekannt. Bei solchen Anordnungen muß aber bisher eine Umsteuerung
zwischen Kolbenpumpen und Abgasturbogebläse vorgesehen werden, die in Abhängigkeit
von einem selbsttätigen Regler in der Abgasleitung durch Abtasten der dort herrschenden
Temperaturen über Druckmembranen eine Ventileinrichtung betätigt, die z. B. -die
Kolbenpumpe ausschaltet, sobald das Abgasturbogebläse genügend Luft liefert, und
umgekehrt. Diese Umsteuerungsanordnung verteuert die Anlage und ist auch störanfällig.
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Es ist ferner bekannt, die Umsteuerung vom Kolbenpumpenbetrieb auf
Abgasturbogebläsebetrieb mechanisch oder manuell vorzunehmen. Im ersteren Fall sind
für die Umsteuerung mehrere federbelastete Druck- und Saugventile sowie Schieberventile
erforderlich, die bei größerer Anzahl die Strömungs-und damit auch die Energieverluste
erhöhen. Die manuelle Umsteuerung hängt dagegen ganz von der Erfahrung des Bedienungspersonals
ab. Beim Abwägen, ob Parallel--oder Serienbetrieb"zu bevorzugen ist, wird erfindungsgemäß
das letztere System angewendet. Der eventuelle Vorteil einer einzigen Spülluftpumpe,
die parallel mit dem Ahgasturbogebläse arbeitet, gegenüber mehreren kleinen Spülluftpumpen,
die in Serie angeordnet sind, Wird durch den Nachteil großen Energieverbrauches
ocre bei Pumpen mit wesentlich geringerer dadurch ausgeglichen, daß nur die der
Pumpe am nächsten liegenden Zylinder genügend Spülluft: eZ-halten.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage dieser Art. Infolge der
Tatsache, daß das Spülluft-Kolb@naggregat hauptsächlich bei geringen Maschinenbelastungen
zur Wirkung kommt, kann eine beträchtliche Vereinfachung der Anlage erreicht werden,
wenn diese erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß in an sich bekannter Weise jedem
Brennkraftmaschinenzylinder eine Spülluftkammer zugeordnet ist, daß ferner die Spülluftkammern
benachbarter Zylinder durch Öffnungen miteinander in Verbindung stehen und daß jeder
Zylinder des Kolbenspülgebläses in eine -der Spülluftkammern Luft föxdert, während
die übrigen -Spülluftkammern mit der
Druckleitung des Abgasturbogebläses
verbunden sind.
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Von ausschlaggebender Bedeutung für die Wahl des Serienbetriebes mit
mehreren Kolbenspülpumpen, z. B. eine für jeden zweiten Zylinder, ist somit der
kürzestmögliche Verteilungsweg, was sehr kleine Strömungsverluste ergibt, wodurch
die Kolbenspülpumpen mit geringerem Kompressionsverhältnis ausgebildet werden können.
Dies wirkt sich zugunsten kleinerer Energieverluste aus. Durch das serienmäßige
Anbringen der Pumpen kann weiterhin trotz niedriger Kompression eine gleichmäßige
und ausreichende Spülluftverteilung gewährleistet werden.
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Da die Pumpenzylinder mit den zugehörigen Spülluftkammern und die
Leitung des Abgasturbogebläses mit den zwischenliegenden Spülluftkammern verbunden
sind, wird die gleichmäßige Verteilung der Luft bei geringsten Strömungsverlusten
unabhängig davon erreicht, welche Spülluftquelle hauptsächlich wirksam ist.
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Die Spülluft-Kolbenpumpen sind zweckmäßig mit einem so geringen Kompressionsverhältnis
ausgebildet, daß die Pumpen bei geringen Maschinenbelastungen, wobei der Druck der
vom Abgasturbogebläse gelieferten Luft klein ist, fast das ganze Hubvolumen an Luft
in die Kammern liefern, während bei größeren Belastungen und höherem Spülluftdruck
hinter dem Abgasturbogebläse der volumetrische Wirkungsgrad abnimmt, so - daß ein
Minimum an Luftmenge geliefert wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht als Ausführungsbeispiel der Erfindung
eine Brennkraftmaschine großer Leistung, von der jedoch nur drei Zylinder im Schnitt
dargestellt sind.
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Die Brennkraftmaschine hat eine beliebige Anzahl von Zylindern 1,
von denen jeder in ein Gehäuse eingesetzt und von diesem getragen wird, das eine
Luftkammer 2 umschließt. Diese Kammern 2 sind in Längsrichtung der Maschine miteinander
durch öffnungen 3 in den Trennwänden zwischen den Zylindern verbunden. Von den Auslässen
der Maschine, die nicht dargestellt sind, gelangen die Abgase in eine Leitung 4,
die zu einer Turbine 5 führt. Diese Turbine treibt ein Gebläse 6 an, das die übliche
Spül- und Ladeluft über einen Kühler 7 in eine Leitung 8 liefert, die längs der
Maschine verlegt ist: Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Maschine
so ausgebildet, daß nur jeder zweite Zylirxder mit der Leitung 8 durch Zweigrohre
9 verbunden ist. Für die zwischenliegenden Zylinder sind Spülluft-Kolbenpumpen
10 vorgesehen, die zum Antrieb an den zugehörigen Zylindern mit der Kurbelwelle
verbunden sind. Die Luft wird von den Spülluftpumpen durch einen Einlaß 11 angesaugt
und über Rückschlagventile 12 direkt in die Spülluftkammer des zugehörigen Zylinders
gedrückt.
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Diese Spülluft-Kolbenpumpen 10 sind mit einem niedrigen Kompressionsverhältnis
ausgeführt, und demgemäß wird bei geringen Maschinenbelastungen, wenn der Druck
der vom Gebläse 6 gelieferten Luft gering ist, ungefähr das ganze Hubvolumen in
die Spülluftkammer geliefert. Bei größeren Maschinenbelastungen wird der Druck der
Spülluft in der Leitung 8 und in den Spülluftkammern 2 höher, und der geringe
volumetrische Wirkungsgrad ergibt in diesem Fall ein Minimum an Luftzufuhr. Es ist
völlig ausreichend, wenn die Spülluftpumpen eine solche Luftmenge liefern, daß eine
genügende Ableitung der Reibungswärme von ihren Kolben und Zylindern erreicht wird.
Ein Kühlen der Luft hinter den Spülluftpumpen bei solchen Zwischenbelastungszuständen,
wobei die beiden Aggregate für die Spülluftlieferung arbeiten, ist nicht nötig,
weil sie mit der gekühlten Luft aus dem Turbogebläse vermischt wird.
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Wenn die Maschine angelassen wird und geringe Belastungen vorliegen,
wird mithin die Spülluft von den Spülluft-Kolbenpumpen geliefert, wobei die jedem
zwischen zwei anderen Zylindern liegenden Zylinder gelieferte Luft durch die Öffnung
3 in die Spülluftkammern der beiden anderen Zylinder übergeleitet wird. In Abhängigkeit
von der Erhöhung der Belastung bzw. von der Drehzahl übernimmt das Turbogebläse
mehr und mehr die Lieferung der Spülluft. Die den Spülluftkammern durch die Zweigleitungen
9 am ersten, dritten ... Zylinder zugeleitete Luft strömt nun in umgekehrter
Richtung durch die Öffnungen 3 in die Spülluftkammer des zwischenliegenden Zylinders.
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Die Spülluft-Kolbenpumpen können einfach oder doppelt wirkend ausgeführt
sein, und Hub sowie Bohrung der Zylinder können dem zur Verfügung stehenden Platz
angepaßt werden. Die Anzahl der Pumpenzylinder kann gegenüber der Anzahl der Maschinenzylinder
variiert werden, im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, eine Spülluftpumpe zwischen
zwei Zylindern, die keine Spülluftpumpe haben, vorzusehen, selbst wenn es natürlich
in gewissen Fällen möglich sein kann, die Anzahl dieser Pumpen noch mehr zu vermindern.
Unbedingt sollten allerdings diese Pumpen in Längsrichtung der Maschine gleichmäßig
angeordnet sein.