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Vorrichtung zum Ingangsetzen von Dieselmotoren Die Erfindung bezieht
sich auf solche Dieselmaschinen, die mit großem Drehmoment in Gang gesetzt werden
müssen, insbesondere Lokomotivmaschinen. Sie bildet eine Erweiterung desjenigen
Verfahrens, demgemäß der Übergang aus dem Ruhezustand in die Bewegung durch gleichzeitige
Zuführung von Druckluft und Brennstoff unter Zuhilfenahme einer künstlichen Zündung
erreicht wird. Die Druckluft wird in diesem Fall vorzugsweise von einer kleinen
Hilfsmaschine entnommen, die vor der großen Maschine in Gang gesetzt wird und die
Druckluft in ungefähr zeitlich gleichbleibenrler Menge liefert. Hierbei entsteht
nun folgende Schwierigkeit: Die Druckluftsteuerung muß für das Ingangsetzen aus
dem Ruhezustande die Druckluftventile auf einem sehr großen Kurbelwinkel geöffnet
halten, damit wenigstens einer der Kolben immer so steht, claß Druckluft unmittelbar
eintreten kann. Beispielsweise erstreckt sich dieser Kurbelwinkel bei einer secliszvlindrigen
Viertaktmaschine auf etwas über 120,. Dieser Winkel ist jedoch für die folgenden
BrennstofFdrucklufthübe viel zu groß. Denn wenn der Zvlinder über die Hälfte des
Hubes mit brennender Ladung betrieben wird, ergeben sich so hohe Temperaturen und
Auspuffdriicke, daß der Betrieb gefährdet ist. Auch ist die Ausnutzung .der Druckluft
wegen der zu spät einsetzenden Dehnung ungünstig. Des weiteren ergibt sich die Schwierigkeit,
daß mit zunehmender Drehzahl der Maschine von der Hilfsmaschine zu liefernde Druckluftfüllungen
bei stets gleicher Druckluftzufuhr in .der Zeiteinheit immer kleiner werden müssen,
und claß daher die Brennstoffzufuhr, wenn sie für die ersten Druckluftliiibe richtig
gewählt war, für .die späteren Hübe zu groß ist.
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Gemäß der Erfindung ist ein mit der gerung rler Drehzahl gleichsinnig
bewegtes Organ zur Beeinflussung der Druckluftzufuhr oder der Brennstoffzufuhr oder
beider vorgesehen. Die Beeinflussung geschieht bei der Druckluftzufuhr in der Weise,
elaß der Kurbelwinkel, währenddessen die Druckluft oder der größte Teil der Druckluft
in den Zvlind:er einströmt, mit -zunehmender Drehzahl verkleinert wird. In besonders
einfacher Weise kann diese Aufgabe - wenigstens annähernd - durch einen einfachen
@ettfeinnocken gelöst werden, der auf ,leg Auflaufseite auf etwa 1j_ bis 1j;, seiner
Länge hoch und auf denn restlichen Teil seiner Länge niedriger ist. Beim Ingangsetzen
aus der Ruhestellung läßt der vom niedrigen \ockenteil freigelegte Ventilquerschnitt
rles betreffenden 7vlinders geiliigenrl Druckluft
eintreten, um
.die Maschine in Bewegung zu setzen, so daß dann der hohe Nockenteil des nächsten
Zylinders zur Wirkung kommen kann, .der einen großen Querschnitt freilegt und daher
die Druckluft mit möglichst geringem Druckverlust eintreten läßt. Die niedrigen
Teile der Nocken werden mit fortschreitender Geschwindigkeit der Maschine von selbst
praktisch dadurch unwirksam, daß durch diese gedrosselten Querschnitte nur sehr
geringe Luftmengen im Verhältnis zu dem durch die hohen Nockenteile gesteuerten
Luftquerschnitt eintreten können. Eine vollkommenere Anpassung der Luftmengen an
die Geschwindigkeit erhält man dadurch, daß man eine von -der wachsenden Geschwindigkeit
beeinflußte Vorrichtung, z. B. einen Schwungkugelregler oder eine Umlaufpumpe, die
einen Flüssigkeitsstrom durch einen Drosselquerschnitt treibt, zur Einwirkung auf
die Luftsteuerung bringt. In gleicher Weise kann man dieselbe oder eine andere ähnliche
Vorrichtung zur Einwirkung auf .die Brennstoffsteuerung bringen, um die Brennstoffmengen
den Luftmengen anzupassen.
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Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung in Ausführungsbeispielen
dar. Abb. z zeigt eine Gesamtanordnung der Haupt- und Nebenmaschine mit den Steuerteilen,
Abb. 2 in größerem Maßstabe einen Druckluftanlaßnocken, Abb. 3 eine Vorrichtung
zur Beeinflussung der Brennstoffpumpe, Abb. d. einen anders geformten Druckluftanlaßnocken,
der von einer ähnlichen Vorrichtung wie in Abb. 3 beeinflußt wird.
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In Abb. i ist a die mehrzylindrige Hauptmaschine, von der nur der
vordere Zylinder sichtbar und in seinem oberen Teil im Schnitt, im unteren in ,der
Ansicht dargestellt ist. Es bedeutet h den Kolben, c die Brennstoffeinspritzdüse,
d das Druckluftanlaßventil, e die Zündvorrichtung, beispielsweise bestehend in einer
elektrisch zum Glühen gebrachten Spirale. Im Steuerwellenkasten f befindet sich
die mit halber Drehzahl angetriebene -#,Tentilnocken-,velle, auf der der Anlaßnocken
g das Druckluftanlaßventil treibt. Auf .der entgegengesetzten Seite der Maschine
ist die Brennstoffpumpe da angedeutet, die in üblicher Weise, ebenfalls von einer
geeignet gelagerten Steuerwelle aus angetrieben, durch Rohrleitung h' den Brennstoff
der Einspritzdüse c zuführt.
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Getrennt von der Hauptd.ieselmaschine a ist eine Hilfsdieselm.aschine
i vorgesehen, die einen Druckluftkompressor k treibt. Dieser ist durch eine Rohrleitung
k' mit dem Druckluftanlaßventil verbunden. In Abb.2 ist in größerem -M.aßstabe der
Druckluftanlaßnocken dargestellt, der der einfachsten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
entspricht. Dieser Nocken ist mit einem höheren Nockenteil, umfassend etwa einen
Winkel von 250,
und einem niedrigeren Teil umfassend einen Winkel von etwa
4o°, vorgesehen, entsprechend 5o° und 13o° der Kurbelwelle.
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Da die Anlaßnocken einer sechszylindrigen Viertaktmaschine, die dem
Ausführungsbeispiel zugrunde gelegt ist, gegeneinander um 6o° versetzt sind, so
muß bei einer Gesamtlänge jedes Nockens von 65° in jeder beliebigen Stellung der
Maschine wenigstens einer der Kolben so stehen, daß das Anlaßventil offen ist. Es
strömt also Druckluft ein und setzt die Maschine in Bewegung. Sobald aberdiese Bewegung
einsetzt, wird auch schon durch die Brennstoffpumpe la und die Einspritzdüse c Brennstoff
in den Zylinder eingespritzt, da auch die Brennstoffpumpe einen entsprechend großen
Hub hat. Das sich bildende Druckluftbrennstoffgemisch entzündet sich sofort an der
vorher zum Glühen gebrachten Zündvorrichtung e. Die Maschine wird .also mit Brennstoffdruckluftverbrennungen
in Bewegung gesetzt, die dann der Reihe nach in allen Zylirrdern erfolgen. Während
nun bei der ersten Ingangsetzunä der große Nockenwinkel von 65° ausgenutzt wurde,
um mit Sicherheit in einem der Zylinder einen Druckluftantrieb zu erhalten, wird
bei den folgenden Umdrehungen der den größeren Winkel umfassende niedrige Teil g'
praktisch nicht mehr ausgenutzt, da die geringe öffnung, die dieser Nockenhöhe entspricht,
nur eine sehr geringe Druckluftmenge durchläßt im Verhältnis zu derjenigen Druckluftmenge,
die infolge des hohen Teiles des Nockens einströmt. Dieser hohe Teil .des Nockens
g umfaßt nur einen so kleinen Kurbelwinkel, daß noch eine wirksame Dehnung und damit
bessere Ausnutzung der Druckluft stattfinden kann, bevor sich das Ausströmventil
öffnet.
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Durch diese Kürzung des wirksamen Teiles des Nockens wird gleichzeitig
in gewissem Maße dem Umstande Rechnung getragen, daß die sich allmählich beschleunigende
Maschine von der mit gleichmäßiger Drehzahl umlaufenden Hilfsmaschine immer kleinereHubfüllungen
erhält und daher auch die wirksame Einströmzeit herabgesetzt werden muß, um eine
genügende Dehnung zu ermöglichen. In vollkommener Weise geschieht .die Anpassung
-der Druckluft- und Brennstoffzufuhr durch die in Abb. 3 und 4 dargestellten Vorrichtungen.
Es ist eine Zahnradumlaufpumpe Z vorgesehen, die von der Kurbelwelle der Maschine
mit erhöhter Geschwindigkeit durch Kettenradübersetzung angetrieben wird (s. Abb.
i). Die Pumpe ist einerseits durch Leitung L' auf der Saugseite angrschlossen
an
eilt Ausgleichsgefäß l", enthält andererseits auf .der Druckseite ein einstellbares
Drosselorgan, vor dem Druckleitungen n und x angeschlossen sind. Die Druckleitung
n mündet in einen Druckzvlinider o, dessen Kolben atif den Hebel p an der Brennstoffpumpe
wirkt. Die Druckleitung x endigt in einem Druckzvlinder v, dessen Kolben den Hebel
w der Druckluftventilstetierung betätigt. Die Druckluftsteuerung erfolgt durch den
auf der Steuerwelle t sitzenden docken g", cler auf der Vorderseite steil ansteigt
und auf der Ablaufseite sich allmählich verjüngt. Der Nocken wirkt auf einen Zwischenhebel
v, der seinen Drehpunkt (1 auf einem Exzenter hat, (las durch den Arm" verstellt
werden kann. Der Zwischenhebel 7, wirkt durch -die Stange s auf (las Druckluftventil
d. Die Wirkung ist die folgendd: Die gezeichnete Stellung der Teile entspricht der
Ruhestellung der Maschine und den ersten Umdrehungen, solange die Umlaufpumpe noch
keinen wirksamen Druck erzeugt. Der Nocken g' öffnet (las Druckluftanlaßventil während
eines großen I1ui-belwiitkels @/. - ungefähr 65'. Die Brennstoftp,uinpe spritzt
auch während eines großen Kurbelwinkels Brennstoff ein, bis nach einigen Umdrehungen
infolge des Ansteigens des Druckes in der Umlaufpumpe die Kolben der Zvlin der o
und y sich in Bewegung setzen. Alsdann drückt der Kolben des Zylinders o den Pumpenhebel
p allmähl;iclt hoch und verkleinert dadurch allmählich die Füllung der Breitnstnffpunipe.
Der Kolben des Zylinders y verlegt durch Hochdrücken des Hebels s den Drehpunkt
g, derart, daß Spiel zwischen der Rolle s' und (lern Zwischenhebel v entsteht. Dadurch
wird ein Teil des Nockens unwirksam, und es wird schließlich bei Verlegung des Hebels
ci in die punktierte Stellung das Anlaßventil nur noch während des Winkels x geöffnet.
Auf diese Weise wird die infolge der zunehmenden Geschwindigkeit der 'Maschine abnehmende,
auf den Kolbenhub entfallende Druckluftinenge und die auf den Kolbenhub entfallende
Brennstoffmenge verringert. Hierbei ist zu bemerken, daß die Brennstoffmengen.,
die von der Brennstoffpumpe während dieses Brennstoffdruckluftbetriebes auf den
Hub entfallen, wesentlich größer sind als die im Normalbetrieb bei Höchstleistung
zulässigen Brennstoffmengen. Der Hebel p bewegt sich daher in tieferen Lagen als
denen, die später der Maschinenregler einstellt. Bei Abstellung des Brennstoff (1ruckluftbetriebes
wird daher der Hebel p, dessen Verbindung mit dem Maschinenregler gelöst war, auf
Vollast des Normalbetriebes oder, falls ein solcher vorgesehen ist, auf Vollast
des Aufladebetriebes eingestellt und gegebenenfalls finit (le.ti Regler verbunden.
Da während des Brentistoffdruckluftbetriebes der Hebel p, wie dargestellt, nur einseitig
vom Kolben mitgenommen wird, steht es dem Maschinisten jederzeit frei, gegenüber
der dadurch bedingten Stellung die Brennstoffüllung zu verkleinern. Die selbst-Ü
äti-e Einrichtung dient also nur dazu, die jeweilig zulässige größte Brennstoffmenge,
deren t'herschreitung Verrußung be(littgelt würde, einzustellen.
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Mit Umschaltung der Maschine vont Brennstoffdruckluftbetrieb auf Normalbetrieb
oder Aufladebetrieb kann es vorteilhaft erscheinen, die F lüssigkeitspunipe auszuschalten,
tnn sie bei der steigenden Drehzahl und der dadurch vermehrten Arbeit und Erwärinung
sticht nutzlos laufen zu lassen. Abb. 3 stellt dar, in Welcher Weise der zur Verschiebung
des Anlaßnockens und damfit zur Einschaltung des Antaßbetri.ebes dienende Hebel
ac verbunden werden kann mit einem Hebel w, der ein Rücklaufventil öffnet, so daß
die Druckflüssigkeit alsdann nicht mehr durch den Drosselquerschnitt gepreßt wird.