DE603583C - Anfahreinrichtung an Brennkraftmaschinen mit aeusserer Verbrennung in mehreren Brennkammern - Google Patents

Description

Um das Anfahren von Brennkraftmaschinen mit äußerer Verbrennung in mehreren Brennkammern zu erleichtern, ist gemäß der Erfindung folgende Einrichtung entwickelt worden.

Die Brennkraftmaschine wird nicht mit allen Brennkammern, sondern nur mit einer Brennkammer mittels einer fremden Kraftquelle (Elektro-, Preßluftanlasser oder sonstiger Anlaßmittel) angefahren. Nachdem die Brennkraftmaschine mit der einen geschlossenen Brennkammer (Anlaßbrennkammer) durch eigene Kraft in Betrieb gesetzt ist, werden die anderen ebenfalls geschlossenen Brennkammern durch die eigene Kraft der Maschine nach und nach über ein Überdruckableitungsventil mit dem über den Bedarf der Anlaßkammer hinausgehenden Teil der vom Verdichter gelieferten Ladung aufgeladen. Sind die Brennkammern auf den betriebsfähigen Aufladedruck geladen, werden sie gezündet und mit vollem Verbrennungsdruck in den Betrieb der Maschine eingeschaltet. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Anfahren der Maschine nur eine einer Teilleistung entsprechende Verbrennungsladung, die zur Speisung einer einzigen Brennkammer, der Anlaßbrennkammer, bestimmt ist, mit Hilfe einer fremden Antriebsquelle erzeugt und gezündet zu werden braucht. Dadurch, daß die anderen Brennkammern während des Betriebes der Maschine mit einer einzigen Brennkammer auf ihren für den Dauerbetrieb geeigneten Druck aufgeladen werden und nach Zündung des Brenngemisches mit vollem Verbrennungsdruck in den Betrieb eingeschaltet werden, entstehen keine Druckpausen im Arbeitsgang der Maschine, die sich auf den Gleichlauf störend auswirken könnten.

Mit einer vorpatentierten Maschine, einer Brennkraftturbine, mit mehreren im Dauerbetrieb im Gleichdruck arbeitenden Brennkammern stimmt eine mit einer Anfahreinrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstete Maschine mit äußerer Verbrennung in mehreren Brennkammern darin überein, daß beim Anfahren eine einer Teilleistung entsprechende Verbrennungsladung Tnit Hilfe einer fremden Antriebsquelle erzeugt und gezündet, im Dauerbetrieb aber der Arbeitsaufwand für die Ladearbeit von der Maschine selbst geliefert wird.

Die Erfindung soll im folgenden in ihren Hauptzügen an einer Brennkraftkolbenmaschine mit drei geschlossenen äußeren Brennkammern und einer besonderen Kolbenladepumpe vom Stillstand ausgehend bis zum Übergang auf den Vollbetrieb erläutert werden.

Abb. ι zeigt im Schnitt eine Brennkraftmaschine mit äußerer Verbrennung, die mit einer Anfahr einrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.

Abb. 2 stellt im Schnitt das Überdruckableitungsventil dar,- das ein wichtiges Einzelelement für die Anfahreinrichtung bildet. Die Gase (Luft oder Brennstoff-Luft-Gemisch, gespannte und entspannte Verbrennungsgase) bewegen sich, in Pfeilrichtung.

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Die Brennkammern 4, 5 und 6 (Abb. 1) werden von einer Kolbenladepumpe 1 (Abb. 1) über ein Rohrnetz und Einlaßsteuerkörper 7, 9 und 11 oder mittels des Überdruckableitungsventils 15 (Abb. 1) über eine Rohrleitung 16, die in jede einzelne Brennkammer mit einem selbsttätigen Rückschlagventil (nicht eingezeichnet) einmündet, aufgeladen. Sind die Ladungen der Brennkammern entzündet, dann werden die Druckgase durch die Auslaßsteuerkörper 8,10 und 12 über ein Rohrnetz auf den Kolben des Arbeitszylinders 3 geleitet.

Von den Brennkammern wird eine, z. B. die Kammer 4, als Anlaßbrennkammer gewählt. Sie tritt als erste beim Anfahren der Maschine in Tätigkeit.

Der Kolben der Ladepumpe 1 und der Kolben des Arbeitszylinders 3 sind durch eine Kurbelwelle (nicht eingezeichnet) so gekuppelt, daß jeweils beide Kolben sich gleichzeitig zum oberen Totpunkt bewegen.

Die Ladepumpe ist so bemessen, daß sie eine höhere Ladung liefern kann, als zum betriebsfähigen Aufladen jeder einzelnen Brennkammer erforderlich wäre, und kann mit einer Vorrichtung zur Regelung der Füllung entsprechend dem jeweiligen Bedarf der Brennkammern (nicht eingezeichnet) versehen werden. Der Kolbenladepumpe (Kolbenverdichter) kann aber auch zur Regelung der beim Anfahren und im Dauerbetrieb veränderlichen Brennkammerladung ein Flügelradverdichter 19 (Abb. 1) vorgeschaltet werden. Als Einlaß für die Ladepumpe dient dann das Ventil 20 anstatt des Ventils 13.

Das Überdruckableitungsventil 15 (Abb. 1 und Abb. 2) besteht im Eingang (vgL Pfeilrichtung) aus einem Einschalthahn 18 (Abb. 1 und 2), mit,. dem es in den Arbeitsgang eingeschaltet wird, einem Ventil 21 mit darauf lastender Feder 22 und einer Stellvorrichtung 23, durch die der Feder 22 eine veränderliche Spannung erteilt werden kann. Es hat die Aufgabe, den Teil der von der Kolbenladepumpe ι gelieferten Lademenge, die den Bedarf der Anlaßkammer übersteigt, zum Zwecke der Mitladung den anderen Brennkammern zuzuführen.

Die Ladungsmenge zur Ladung der Anlaßbrennkammer 4 ergibt sich aus der Höhe des durch die Spannvorrichtung 23 dem Ventil 21 von der Feder 22 erteilten Druckes. Das VentÜ2i kann erst dann den Gasen den Übertritt freigeben, wenn der auf dem Ventil 21 lastende Druck überschritten wird und das Ventil 21 sich hebt, d. h. wenn die Anlaßkammer auf diesen Druck aufgeladen ist.

Vom Stillstand der Maschine aus bis zur Einbeziehung sämtlicher Brennkammern .in den Maschinenbetrieb ergibt sich die nachstehende Aufeinanderfolge von Arbeitstakten.

I.Takt (Ansaugetakt der Ladepumpe)

Der Kolben der Ladepumpe 1 und der Kolben des Arbeitszylinders 3 werden durch Antrieb ihrer gemeinsamen Kurbelwelle (nicht gezeichnet) mittels einer fremden Kraftquelle (Elektroanlasser oder Preßluftanlasser oder sonstiger Anlaßmittel) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt. Der Kolben der Ladepumpe 1 saugt Brennstoffgemisch (bei Brennstoffeinspritzung in die Brennkammern Luft) durch das Einlaßventil 13 an, und wenn die Kolben den unteren Totpunkt erreicht haben, schließt sich das Einlaßventil 13. Das Auslaßventil 14 des Arbeitszylinders 3 wird mit einer Hilfsvorrichtung (nicht eingezeichnet) so lange offen stehend gesperrt, bis die Anlaßbrennkammer 4 geladen ist.

2. Takt (Ladetakt für die Anlaßbrennkammer 4)

Die Kolben der Zylinder 1 und 3 werden durch die fremde Kraftquelle zum oberen Totpunkt bewegt. Dabei wird das beim i.Takt von der Ladepumpe angesaugte Brennstoffgemisch durch das beim Stand der Kolben im unteren Totpunkt geöffnete Einlaßventil 7 der Anlaßbrennkammer 4 in diese Brennkammer gepreßt. Das Auslaßventil 14 des Arbeitszylinders 3 ist über den ganzen 2. Takt offen gesteuert (vgl. i.Takt, letzter Satz). Das Einlaßventil7 der Anlaßbrennkammer 4 wird beim Stand der Kolben im oberen Totpunkt geschlossen, gleichzeitig wird das Brennstoffgemisch in der jetzt geladenen Anlaßkammer 4 entzündet und die Sperrvorrichtung, die das Auslaßventil 14 des Arbeitszylinders 3 offen gehalten hat, ausgelöst, so daß sich dieses Ventil schließt.

3. Takt (Ansaugetakt der Ladepumpe und Arbeitstakt der Anlaßbrennkammer und des Arbeitszylinders)

Das in der Anlaßbrennkammer 4 durch die Zündung der Ladung bei der Verbrennung erzeugte Druckgas wird durch Offensteuerung des Auslaßventils 8 der Anlaßbrennkammer 4 beim Stand der Kolben im oberen Totpunkt auf den Kolben des Arbeitszylinders 3 geleitet, wodurch dieser Kolben 3 zum unteren Totpunkt gedrückt wird, d. h. die Maschine erhält jetzt eigenen Antrieb, und die fremde Kraftquelle kann ausgeschaltet werden. Gleichzeitig saugt der Kolben der Ladepumpe 1 durch das beim Stand der Kolben im oberen Totpunkt geöffnete Einlaßventil 13 Brennstoffgemisch an. Bei Stellung der Kolben im unteren Totpunkt werden das Einlaßventil 13 der Ladepumpe und das Auslaßventil 8 der Anlaßbrennkammer geschlossen und das Auslaßventil 1*4 des Arbeits-Zylinders 3 geöffnet; außerdem wird das Einlaßventil 7 der Anlaßbrennkammer 4 geöffnet.

4- Takt (Ladetakt für die Anlaßbrennkammer und Ausstoßtakt des Arbeitszylinders)

Die Kolben der Zylinder ι und 3 werden durch die mittels der Druckgase beim 3. Takt der Kurbelwelle und Schwungmasse der Maschine erteilte eigene Kraft zum oberen Totpunkt bewegt, wobei die Anlaßbrennkammer 4 von der Kolbenladepumpe 1 geladen wird und die entspannten Druckgase aus dem Arbeitszylinder 3 ins Freie ausgestoßen werden. Beim Stand der Kolben im oberen Totpunkt werden das Einlaßventil der Anlaßbrennkammer und das Anlaßventil geschlossen.

Wiederholung der Takte 3 und 4

Die Takte 3 und 4 werden nun, während die Maschine mit eigener Kraft läuft, so lange wiederholt, bis die Maschine eine betriebssichere Umlaufgeschwindigkeit erreicht hat und in der Lage ist, die Brennkammern 5 und 6 mitaufladen zu können. Die folgenden Takte wickeln sich dann wie folgt ab.

5- Takt (Ansaugetakt der Ladepumpe und Arbeitstakt der Anlaßbrennkammer und des Arbeitszylinders)

Das auf den betriebssicheren Ladedruck der Anlaßbrennkammer eingestellte Überdruckableitungsventil 15 wird durch öffnen des Hahnes 18 in die Ladedruckleitung der Kolbenladepumpe eingeschaltet. Der Vorgang des 3. Taktes wiederholt sich.
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6. Takt (Ladetakt für die Anlaßbrennkammer und die übrigen Brennkammern)

Jetzt tritt während eines Druckhubes der Ladepumpe der Augenblick ein, daß beim Laden der Anlaßbrennkammer die durch die ; Feder 22 dem Ventil 2χ erteilte Belastung durch den Druck in der Druckleitung der Kolbenladepumpe überwunden wird, daß sich das Ventil 21 hebt und die überschüssige Lademehge von der Ladepumpe, nachdem die Anlaßbrennkammer geladen ist, über die Rohrleitung 16 in die mit Rückschlagventilen (nicht eingezeichnet) gesicherten geschlossenen Brennkammern 5 und 6 durch die öffnungen 17 gedrückt wird. In die Brennkammer 4 kann die übersteigende Lademenge durch die öffnung 17 nicht überströmen, da die Brennkammer 4 als Anlaßbrennkammer 4 gewählt wurde und in dieser Anlaßbrennkammer 4 bei der Ladung die gleichen Druckverhältnisse wie in der Druckleitung der Kolbenladepumpe 1 herrschen. Das Ventil 21 schließt sich, wenn der eingestellte Druck, der mindestens gleich dem betriebssicheren Ladedruck der Anlaßbrennkammer sein muß, unterschritten wird.

Wiederholung der Takte 5 und 6

Jetzt werden die Takte 5 und 6 wiederholt, wobei stetig der die Lademenge der Anlaßkammer 4 übersteigende Teil der von der Ladepumpe 1 gelieferten gesamten Lademenge bei jeder Wiederholung des 6. Taktes über das Überdruckableitungsventil in die mitzuladenden Brennkammern 5 und 6 geleitet wird und dadurch diese Brennkammern durch die eigene Kraft der Maschine aufgeladen werden. Sind die Brennkammern 5 und 6 aufgeladen, dann wird der Schalthahn 18 des Überdruckableitungsventils 15 geschlossen, und die Brennkammern 5 und 6 können jetzt nacheinander oder gleichzeitig in den Arbeitsgang der Maschine durch geeignete Umsteuerung der Einlaßventile 7, 9 und 11 und der Auslaßventile 8, 10 und 12 der Brennkammern 4, 5 und 6 und der Zündung einbezogen werden.

Wurden während der Takte 1 bis 6 bei den Brennkammern 4, 5 und 6 nur das Einlaßventil 7 und das Auslaßventil 8 der Anlaßbrennkammer 4 gesteuert, werden jetzt alle Einlaßventile 7, 9 und 11 und Auslaßventile 8, 10 und 12 der Brennkammern 4, 5 und 6 durch Umschaltung der Nockenwellen (nicht eingezeichnet) so gesteuert, daß bei jedem Arbeitstakt je eine der Brennkammern ihr Druckgas an den Arbeitskolben des Arbeitszylinders 3 abgibt und bei jedem Lade takt diejenige Brennkammer geladen wird, die beim vorhergegangenen Arbeitstakt entladen wurde.

Die Maschine läuft hierauf im Vollbetrieb. Die Maschine ist also im 1. und 2. Takt durch fremde Kraft mit einer Brennkammer 4 (Anlaßkammer) angefahren worden und läuft vom 3. Takt ab durch eigene Kraft.

Während die Maschine durch eigene Kraft mit einer Brennkammer 4 (Anlaßkammer) läuft, werden nach dem Einschalten des Überdruckableitungsventüs 15 bei den Takten 5 und 6 und deren Wiederholung die anderen Brennkammern 5 und 6 aus eigener Kraft der Maschine nach und nach mitaufgeladen, nach vollendeter Ladung gezündet und vom 7. Takt ab zu der Anlaßbrennkammer hinzugeschaltet.

Es steht mit dieser Anlaßeinrichtung offen, die Brennkraftmaschine mit beliebiger Brennkammerzahl arbeiten zu lassen, da das Mitaufladen der zuzuschaltenden Brennkammern auf beliebig viele Arbeitstakte verteilt werden kann und durch diese Verteilung der Ladearbeit auf jeden Arbeitstakt der Maschine nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der Ladearbeit zum Mitladen der zuzuschaltenden Brennkammern entfällt, der ein Aussetzen der Maschine nicht möglich macht. Zudem kann die Maschine den wirtschaftlichen Bedürfnissen der Kraftabnahme durch Zu- oder Abschalten von Brennkammern angepaßt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Anfahreinrichtung an Brennkraftmaschinen mit äußerer Verbrennung in mehreren Brennkammern, bei denen beim Anfahren eine einer Teilleistung entsprechende Verbrennungsladung mit Hilfe einer fremden Antriebsquelle erzeugt und gezündet, im Dauerbetrieb aber der Arbeitsaufwand für die Ladearbeit von der Maschine selbst geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren (mittels der fremden Kraftquelle) zunächst nur eine der vollständig geschlossenen Brennkammern (Anlaßkam

   mer 4) aufgeladen und gezündet wird und hiernach die übrigen Brennkammern (5 und 6), sämtlich oder teilweise, unter Ausnutzung der Eigenkraft der Maschine, während diese immer noch mit der dauernd in Betrieb bleibenden Anlaßkammer betrieben wird, über ein Überdruckableitungsventil (15, 18 in Abb. 1) mit dem über den Bedarf der Anlaßkammer hinausgehenden Betrag der von dem Verdichter gelieferten Ladung aufgeladen werden, bis sie mit vollem Auflade- und Verbrennungsdruck in den Betrieb der Maschine einbezogen werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN DES REICHSDRUCKEREI.