DE3627184C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Puffer-Ladeeinrichtung für einen Zwei­ takt-Dieselmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Die Pufferluft, die bei den Zweitakt-Dieselmotoren mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe während des Expansionshubes durch die Freikolben verdichtet wird, beschleunigt die Freikolben bei dem Kompressionshub so stark, daß diese die erforderliche Kompressions­ arbeit leisten.

Bei den bekannten Freikolben-Verdichtern werden die beiden gegen­ läufigen Freikolben durch ein mit ihnen verbundenes Gleichgang­ getriebe im Gleichgang gehalten.

In der DE-OS 33 35 205 wird eine Puffer-Ladeeinrichtung vor­ geschlagen, bei der durch gleiche Ladedrücke in den beiden Puffer­ kammern die beiden gegenläufigen Freikolben im Gleichgang bleiben. Diese Puffer-Ladeeinrichtung hat aber den Nachteil, daß der Puffer-Ladedruck nur langsam vermindert wird.

Außerdem ist eine für die Begrenzung des Pufferdruckes erforder­ liche, von der Kolbengeschwindigkeit abhängige autom. Regelung des Puffer-Ladedruckes nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Füllung und Ladedruck in den Pufferkammern in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit der Freikolben auf jeweils gleichem Niveau zu halten, um einen zuverlässigen Gleichgang der Freikolben zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs ange­ gebenen Merkmale gelöst.

Bei der vorgeschlagenen Puffer-Ladeeinrichtung ist erfindungsgemäß für eine durch hohen Gasdruck im Kompressionsraum des Zylinders gesteuerte Ladung der beiden Pufferkammern des Zylinders an den beiden Pufferkammern ein Puffer-Ladeluftschieber mit einen feder­ belasteten Kolbenschieber angeordnet, der durch Leitungen mit der Pufferkammer und mit einem Puffer-Ladeluftverteiler verbunden ist, und über eine Leitung mit dem Gasdruck des Zylinders beauf­ schlagt ist.

Erfindungsgemäß wird außerdem bei steigender Kolbengeschwindig­ keit und hohem Pufferdruck der Druck der Puffer-Ladeluft durch ein­ strömende Druckluft erhöht, damit die Pufferwirkung stärker wird, durch einen Puffer-Ladeluftregler mit einem federbelasteten Kolben­ schieber, der durch Leitungen mit einer Druckluftquelle und mit einem Puffer-Ladeluftverteiler verbunden ist, und über eine Leitung durch den Druck in einer Pufferkammer beaufschlagt wird.

Erfindungsgemäß ist für eine Verminderung des Puffer-Ladedruckes durch ausströmende Puffer-Ladeluft bei Verminderung der Kolbenge­ schwindigkeit mit dem Fahrpedal, das Fahrpedal mit einem Gestänge verbunden, das an dem federbelasteten Kolbenschieber des Puffer- Ladeluftreglers angreift.

Bei der Regelung des von der Kolbengeschwindigkeit abhängigen Ladedruckes durch den hohen Pufferdruck und das Fahrpedal mit dem Puffer-Ladeluftregler erfolgt die Regelung der Kolbengeschwindigkeit in einem großen Bereich in Abhängigkeit von der Belastung durch Regelung der Einspritzmenge mit dem Fahrpedal.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Zweitakt-Dieselmotors mit gegen­ läufigen Freikolben und die Anordnung der Puffer-Ladeluft­ schieber 50 und des Puffer-Ladeluftreglers 55,

Fig. 2, Abb. 2a einen Längsschnit eines Puffer-Ladeluftschiebers,
Abb. 2b einen Längsschnitt eines Puffer-Ladeluftreglers.

Bei diesen Motoren arbeiten in jedem Zylinder 1 zwei Freikolben 2, die mit dünnen Pumpenkolben 4 der außen angeordneten Hydropumpe 3 verbunden sind. Die Hübe der Freikolben werden nach innen durch die verdichtete Verbrennungsluft in dem gemeinsamen Kompressions­ raum begrenzt. Die äußeren Hubbegrenzungen erfolgen durch die verdichtete Luft in den zwei Pufferkammern der außen verschlossenen Zylinder.

Bei den Kompressionshüben werden die Freikolben durch die ver­ dichtete Pufferluft beschleunigt. Die Kompressionsarbeit wird durch die kinet. Energie der Freikolben geleistet.

Da die Beschleunigungen der Freikolben durch die Pufferdrücke kleiner sind als durch die Verbrennungsdrücke, sind die Kolben­ geschwindigkeiten bei den Kompressionen kleiner als bei den Expansionen.

Durch die gegenläufigen Freikolben hat jeder Zylinder einen voll­ ständigen Massenausgleich.

Außerdem sind diese Motoren unempfindlich gegen hohe Verbrennungs­ drücke und gegen Frühzündungen.

Der Motor arbeitet mit einer Gleichstromspülung ohne Ventile. Die an den äußeren Hubenden der Freikolben liegenden Einlaß­ schlitzen und Auslaßschlitzen werden hierbei von den Freikolben gesteuert.

Die Spülluft wird von dem Abgasturbolader durch die Ladeluft­ leitung in den Zylinder gedrückt und verdrängt das restliche Abgas in die Abgasleitung.

Die durch Kompressionsluft angetriebenen Einspritzpumpen 10 sind mit den in der Mitte der Zylinder liegenden Kompressionsräumen verbunden.

Das Anlassen erfolgt bei eingeschalteten Glühkerzen durch Druckluft und eine Anlaß-Einspritzpumpe.

Durch tangentiale Einströmung der Spülluft erfolgt die Gleich­ stromspülung mit Drall.

Hierdurch werden die Abgase vollständig ausgespült und es wird außerdem bei einer tangentialen Einspritzung mit einer Einloch- Einspritzdüse in der gleichsinnig kreisenden Luftladung an der Zylinderwand eine gute Gemischbildung erreicht. Die Verbrennung, die mit den der Luft zugewandten Kraftstoffteilchen beginnt, verläuft in dem Kompressionsraum von außen nach innen geordnet und ist daher weich und vollständig bei niedrigem Einspritzdruck und geringerem Luftverhältnis.

Der vorgeschl. Motor ist daher für verschiedene Kraftstoffe ge­ eignet.

Da bei den gegenläufigen Freikolben das Oberflächen-/Volumen- Verhältnis klein ist, sind die Wärmeverluste auch klein.

Die vorgeschl. Motoren sind durch die gute Gemischbildung und durch die Einspritzpumpen mit Kompressionsantrieb für schnellen Lauf geeignet und können außerdem durch Abgasturbolader mit mittl. Drücken von 9 bis 15 bar arbeiten.

Die vorgeschlagenen Motoren können mit einem, zwei oder vier Zylinder gebaut werden.

Bei schwacher Belastung wird durch Teilbetrieb Kraftstoff gespart.

Nach Fig. 1 sind die beiden Puffer-Ladeluftschieber 50 durch kurze Pufferleitungen 54 mit den Pufferkammern P, und durch die Gas­ druckleitung R und einen Kanal in der Einspritzpumpe 10 mit dem Kompressionsraum des Zylinders 1 verbunden.

Die Puffer-Ladeleitungen 56 sind über einen Verteiler mit dem Puffer-Ladeluftregler 55 verbunden. Der Puffer-Ladeluftregler 55 ist durch die Pufferleitung 54 mit einer Pufferkammer des 1. Zylinders, mit der Druckluftleitung 59 und mit der Ausströmleitung 59 a ver­ bunden.

Außerdem greift das mit dem Fahrpedal verbundene Gestänge G an dem federbelasteten Kolbenschieber des Puffer-Ladeluftreglers 55 an.

In Fig. 2 ist in Abb. 2a der Puffer-Ladeluftschieber 50 mit den An­ schlüssen für die Puffer-Ladeleitung 56, die Gasdruckleitung R und die Pufferleitung 54 dargestellt.

Der durch den Gasdruck des Zylinders belastete erste Kolbenschieber 51 drückt gegen die Feder 52 und ist bei Gasdrücken über 20 bar ge­ öffnet.

Hierbei strömt die Puffer-Ladeluft bei steigendem Puffer-Ladedruck in die Pufferkammern und bei fallendem Puffer-Ladedruck wieder zurück.

In Abb. 2b ist der Puffer-Ladeluftregler 55 mit den Anschlüssen für die Pufferleitung 54 einer Pufferkammer P des 1. Zylinders, die Puffer-Ladeleitung 56, die Druckluftleitung 59 und die Ausström­ leitung 59 a dargestellt.

Die Regelung des Puffer-Ladedruckes erfolgt mit dem zweiten Kolbenschieber 57, der durch den Pufferdruck gegen die Feder 58 gedrückt wird und bei Drücken über 20 bar geöffnet ist, damit durch einströmende Druckluft der Puffer-Ladedruck in den Puffer-Ladeleitungen 56 steigt.

Die Verminderung des Puffer-Ladedruckes erfolgt durch ausströmende Puffer-Ladeluft bei Verminderung der Kolbengeschwindigkeit mit dem Fahrpedal, durch das mit dem Fahrpedal verbundene Gestänge G, das an dem federbelasteten Kolbenschieber 57 angreift.

Bei der Regelung der Kolbengeschwindigkeit, die durch die Regelung der Einspritzmenge mit dem Fahrpedal erfolgt, wird somit bei steigender Kolbengeschwindigkeit durch das größere Arbeitsvermögen der Freikolben z. B. bei einem Pufferdruck über 20 bar der Druck der Puffer-Ladeluft durch einströmende Druckluft erhöht, damit die Pufferwirkung stärker ist.

Da bei einem höheren Puffer-Ladedruck der Pufferdruck für die gleiche Pufferarbeit nicht mehr über 20 bar steigt, wird der Druckluftzufluß durch den Kolbenschieber wieder abgesperrt.

Mit der vorgeschl. Puffer-Ladeeinrichtung wird auch bei einer Hubverschiebung der gegenläufigen Freikolben der Gleichgang autom. eingestellt, weil die Freikolben mit den kürzeren Expansionshüben früher umkehren, und dann durch längere Kompressionshübe die Expansionshübe vergrößern.

Die vorgeschlagenen Zweitakt-Dieselmotoren mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe können durch die Puffer-Ladeeinrichtung mit autom. Regelung des Puffer-Lade­ druckes in Verbindung mit Hydromotoren als Fahrzeugantriebe verwendet werden, die bei einfacher Bauart, niedr. Leistungsgewicht und niedr. Kraftstoffverbrauch unempfindlich sind gegen hohe Ver­ brennungsdrücke und Frühzündungen und bei vollständiger Verbrennung für alle Kraftstoffe geeignet sind.

Außerdem können Zweitakt-Dieselmotoren mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe in Verbindung mit Gegendruck-Freistrahlturbinen für den Antrieb von Stromerzeuger mit hoher Drehzahl und hoher Leistung verwendet werden.

Claims (1)

1. Puffer-Ladeeinrichtung für Zweitakt-Dieselmotoren mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe, bei denen das Rückführen der Freikolben bei allen Kolbengeschwindigkeiten durch Pufferkammern bewirkt wird, die mit Druckluft beaufschlagbar sind, wobei die für den Gleichgang der beiden Freikolben erforderliche gleiche Füllung der beiden Pufferkammern (P) eines Zylinders (1) durch die Puffer-Ladeein­ richtung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet,

   • - daß an den beiden Pufferkammern (P) jeweils ein Puffer-Ladeluft­ schieber (50) angeordnet ist, der einen ersten Kolbenschieber (51) enthält, der gegen die Kraft einer Feder (52) durch den Druck im Kompressionsraum des Zylinders (1) über eine Gasdruckleitung (R) beaufschlagt wird,
   • - daß der erste Kolbenschieber (51) bei hohem Gasdruck den Fluß von Druckluft zwischen der von einem Puffer-Ladeluft­ regler (55) beaufschlagten Puffer-Ladeluftleitung (56) und einer zur Pufferkammer (P) führenden Pufferleitung (54) freigibt,
   • - daß der an einer der Pufferkammern (P) angeordnete Puffer-Lade­ luftregler (55) einen zweiten Kolbenschieber (57) enthält, der gegen die Kraft einer Feder (58) durch den Druck in der Puffer­ kammer (P) über eine Abzweigung von der Pufferleitung (54) beauf­ schlagt wird, und
   • - daß der zweite Kolbenschieber (57) in Abhängigkeit von dem Druck in der Pufferkammer (P) und einer Kraft, die über ein Gestänge (G) von dem Fahrpedal bei Verminderung der Einspritzmenge auf ihn ausgeübt wird, einerseits bei hohem Druck in den Pufferkammern den Weg zwischen der zu einer Druckluftquelle führenden Druckluftleitung (59) und den zu den Pufferkammern (P) führenden Pufferleitungen (54) regelt, wenn die Pufferkammern (P) einen höheren Druck benötigen und andererseits den Rückfluß der Druckluft aus den Pufferkammern (P) über eine Ausström- Leitung (59 a) regelt, wenn die Pufferkammern (P) einen niedrigeren Druck benötigen.