DE665392C

DE665392C - Mehrzylindrige Dieselmaschine mit Massnahmen zum Inbetriebsetzen

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Publication number: DE665392C
Application number: DEO21410D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-08-17
Filing date: 1934-08-17
Publication date: 1938-09-23

Description

Mehrzylindrige Dieselmaschine mit Maßnahmen zum Inbetriebsetzen Die Verringerung des Gewichtes von Dieselmotoren - insbesondere kompressorlosen - wird wesentlich begrenzt durch die beim Anlassen vorkommenden hohen Drücke. Diese sind einmal bedingt durch die gerade zum Anlassen notwendigen hohen Temperaturen und ferner durch die infolge des Zündverzuges bei kalter Maschine verspätet und dann unter rascherem Druckanstieg verlaufenden Verbrennungsvorgänge.
Ist die Maschine einmal warm geworden, so gehen diese Maximaldrücke von selbst herunter, und es ist auch möglich, z. B. durch Zuschalten einer Kammer, die Kompression herabzusetzen.
Um diesen Zustand auch beim Anlassen zii erreichen, hat man llie Erwärmung der Maschine vor dem Anlassen direkt oder durch Erwärmung der angesaugten Luft vorgenommen, was aber meist kostspielige und umständliche Nebenanlagen, z. B. schwere elektrische Batterien usw., erfordert.
Es ist auch versucht worden, das Innere einer Hauptmaschine, z. B. auf Schiffen, mit deal Abgasen einer Hilfsmaschine vorzuwärmen, während die Druckluft zum Anlassen in die Maschine geleitet wurde.
Damit können die hohen Anlaßdrücke einer kompressorlosen Dieselmaschine nicht vermieden «-erden. Diese aber zwingen zu starker Bemessung der Triebwerk-steile und damit zum Bau schwerer Motoren.
Handelt es sich nun um inelirzylindrige Motoren, so bietet sich nach der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, eine leichte Konstruktion einer Anzahl von Zylindern dadurch zu erreichen, daß ein mit hoher, also zum Zünden bei normalerweise genügender Verdichtung gebauter Zylinder nach seiner Inbetriebsetzung durch seine Abgase den übrigen Zylindern die zum Anfahren mit niedriger Verdichtung nötige Wärme liefert.
Da die Aufgabe der Gewichtsverminderung meist bei Flugmotoren und Fahrzeugmotoren mit mehreren Zylindern vorkommt, so soll nach vorliegender Erfindung z. B. einer dieser Zylinder als normal hochverdichtender Zylinder bemessen «erden und nach seinem normalen Anlaufen durch seine Abgase zur Erwärmung und nötigenfalls zur Verdünnung der von den anderen Zylindern angesaugten Ladeluft benutzt werden, indem seine Abgase beim Anlassen durch ein Umschaltorgan mit der angesaugten Luft der anderen Zylinder zusammengeführt und gemischt werden.
Hierdurch wird die Luftladung dieser anderen Zylinder erstens wirksam erwärmt und zweitens verdünnt.
Beide Umstände wirken auf eine Herabsetzung der Höchstdrücke der anderen Zylinder beim Anlassen, indem durch die Erwärmung der Zündverzug geringer wird und sowohl durch die Erwärmung als auch durch die Verdünnung der Sauerstoffgehalt des angesaugten Hubvolumens verringert wird.
Als Beispiel möge ein normaler 6-Zylinder-Flugmotor angenommen werden, bei welcliein t Zylinder als normaler, hochverdichtender, kompressorlos, etwa mit Vorkammer, ausgebildet ist, bei einem Verdichtungsverhältnis von E = i : 18.
Die anderen 5 Zylinder erhalten dann ein-Verdichtungsverhältnis von nur i : 12 und ein, Volumen von 30 % mehr als der erstgenannte Zylinder. Bei einem Volumen = V des ersten Zylinders werden also alle 6 zusammen einen Inhalt von J = V plus 5 X 1,3 X V = 7,5 oder 25 °;o mehr Inhalt besitzen als dieselbe Maschine mit 6 hochverdichtenden Zylindern. Der Vorgang ist nun folgender: i. Der Motor wird angedreht, wobei nur der erste Zylinder Brennstoff erhält.
z. Sobald er auf Touren gekommen ist und sauberen Auspuff zeigt, wird dieser durch Umstellung des Umschaltorgans nach dein Ansaugegefäß geführt, so daß die anderen Zylinder Luft mit Abgas gemischt ansaugen.
3. Nach ein paar Hüben wird nun diesen 5 Zylindern Brennstoff gegeben, und zwar nur etwa 1,t2 der vollen Förderung.
.a. Sobald die Erwärmung genügend fortgeschritten ist, wird von Hand oder automatisch durch einen Thermostat die Umschaltung betätigt, so daß der erste Zylinder wieder ins Freie auspufft und die anderen nur aus der freien Luft ansaugen. Dabei wird die Einspritzpumpenför-derung bis auf ioo % für die 5 Zylinder erhöht.
Diese Umschaltung kann auch allmählich geschehen.
Der Motor arbeitet nun normal mit einem hach- und 5 niedrig verdichtenden Zylindern. Wird er auf Leerlauf geschaltet, z. B. beim Gleitflug, so tritt selbsttätig die Umschaltung in Tätigkeit, der erste Zylinder arbeitet wieder allein und sein Auspuff heizt die anderen, so daß diese jederzeit wieder bei niedriger Verdichtung zünden.
Die Verdichtung erteilt der Ladung eine Erwärmung, welche eine Endtemperatur ergibt, die noch höher ist als diejenige in dem hochverdichtenden Zylinder. Die Zündung wird deshalb mit geringem Verzug stattfinden und hierdurch sowie durch den niedrigen Sauerstoffgehalt wird der Maximaldruck sehr niedrig bleiben.
Mit fortschreitender Erwärmung kann dann allmählich, oder nach entsprechender Zeit auch plötzlich, die Umschaltung auf normales Ansaugen erfolgen, wobei die 5 Zylinder dann auch auf volle Leistung kommen.
Bei Leerlaufschaltung wird derAuspuff des hochverdichtenden Zylinders dauernd durch die anderen gehen und diese auf Temperatur halten.
Der hier beschriebene Motor wird fast ebenso schnell startbereit sein wie ein normaler Motor, da gleich nach dem ersten Umschalten alle 6 Zylinder arbeiten, wenn auch die 5 niedrigverdichtenden noch nicht die volle Leistung hergehen.
Er wird ferner durch das Ansaugegefäß zum Mischen von Luft und Abgasen kaum beschwert werden. Kommt es auf die Startzeit und das Gewicht nicht so sehr an, so kann die Erwärmung der Ansaugeluft auch durch Wärmeaustauschapparate geschehen. Es muß dann so lange gewartet werden, bis die Wandungen die Temperatur der Abgase angenommen haben, was bei Gegenstrom auch nicht sehr lange dauern wird. Ferner muß die Wärmezufuhr durch Verdichtung höher getrieben werden, da die Verdünnung des Ansaugeluftvolumens durch Abgase fortfällt.
Noch etwas länger wird es dauern, wenn nicht die angesaugte Luft direkt, sondern Teile im Innern des Zylinders erwärmt werden, welche dann erst die Wärrne an dieLuftladung abgeben, z. B. wenn der Zylinderdeckel oder bei einer Vorkammermaschine die Vorkammer durch die Abgase beheizt werden.
In Abb. i ist ein Motor etwa gemäß dein oben beschriebenen Beispiel in schematischer Skizze gezeigt.
Von den 6 Zylindern sei A der hochverdichtende und b', B die 5 niedrigverdichtenden. Das Triebwerk ist bei allen 6 dasselbe, aber die Zylinder B, B haben eine Bohrung, welche 30 mehr Kolbenoberfläche ergibt bei gleichem Hub.
Das Ansaugen von A erfolgt bei C aus der freien Luft oder aus einem Vorverdichter. Das Ansaugen von B, B erfolgt bei D aus dem Gefäß E, «-elches mit der Außenluft oder einem Vorverdichter verbunden ist. In dasselbe Gefäß mündet auch die Leitung F, welche dasselbe rnit dein Umschaltorgan G verbindet. Dieses Umschaltorgan ist ferner mit der Auspuffleitung H des ZylindersA verbunden und besitzt die Klappen J und K. In der gezeichneten Stellung verbindet es die AuspuffleitungH mit der Leitung F nach dein Gefäß E durch die offene Druckklappe J und schließt die freie Auspufföffnung gleichzeitig durch die Drosselklappe K ab.
Die Auspufföffnungen der Zylinder B, B bei L, L sind dauernd mit der Außenluftoder etwa einer Abgasturbine verbunden.
Abb. 2 zeigt die dazugehörige Brennstoffpumpe P in schematischer Skizze, welche mit den Pumpenelementen 0, 0 die Zylinder B, B und mit dein Element Q den Zylinder A reit Brennstoff versorgt.
Die Regelung der ersteren 5 geschieht einheitlich von der Regelstange N aus, diejenige von A getrennt davon von der Regelstange M aus. Sie wird durch den Winkelhebel 1' bewirkt, diejenige von 0, 0 durch den Winkelhebel U. Beide Hebel sowie die Drosselklappen 1i und J werden durch die profilierte Steuerstange 1' verstellt, "velch.e für die Rollen der Hebel T und L% sowie für diejenigen der Klappen K und J entsprechende Nocken besitzt, welche folgende 5 Stellungen hintereinander steuern: Stellung o: Die Brennstoffpumpe arbeitet nicht, Klappe K ist offen, J geschlossen. Stellung i : Hebel T gibt dem Pumpeneleinent O_ volle Füllung, Klappe K offen, J geschlossen, 'Motor springt an.
Stellung 2: (die gezeichnete Stellung) Hebel T gibt dem Pumpenelement O volle Füllung, Klappe K ist geschlossen, J geöffnet, 3lotor kommt auf Touren und wird warm.
Stellung 3: Hebel T wie vorher, Hebel L' gibt 5o °j, Füllung der Elemente O, O, Klappe K geschlossen, J geöffnet.
Stellung d.: Hebel T wie vorher, Hebel U gibt ioo °1o Füllung, Klappe K offen, J geschlossen.
Bei Zurückstellen auf Leerlauf ist bis auf Stellung 2 zurückzugehen, beim Stoppen bis auf o.
Statt des gezeichneten 6-Zvlinder-Reihenniotors kann ein 5- oder 7-Zvlinder-Sterninotor so eingerichtet werden, daß der direkt von der Pleuelstange angetriebene Zylinder der hochverdichtende ist und die mit angelenkter Pleuelstange angetriebenen die niedrigverdichtenden.
Bei einer umsteuerbaren Maschine wird die Schaltvorrichtung grundsätzlich dieselbe bleiben. Der Umschaltvorgang wird sich so abspielen, daß nach dein Abstellen der Pumpe und entsprechendem Verstellen des Schaltorgans G die Vertauschung der Ein-und Auslaßnocken von 4-Taktmotoren sowie der Pumpennocken erfolgt.
Das Anlassen mit Druckluft kann sich auf alle Zylinder erstrecken. Es ist aber sehr vorteilhaft, hierzu nur die niedr igverdichtenden Zylinder zu benutzen.
Ist die Maschine auf Touren gekommen, so wird das Eindicken der Pumpen- und Ansaugeschaltung wie sonst beim Anlassen nur dein Wärmezustand der Maschine entsprechend schnell geschehen.

Claims

PATENTANseRÜciIr: i. Mehrzylindrige Dieselmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder wenige der vorhandenen Arbeitszylinder ein zur hrzielung .der Zündung beim Ank-, ausreichendes, die übrigen dagegen ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis besitzen und daß zum Inbetriebsetzen der Maschine zunächst der oder die höher verdichtenden Arbeitszylinder allein Brenn-. stoff erhalten und ihre Abgase zur Erwärmung der Ladeluft der übrigen Zylinder herangezogen werden und daß nach einer gewissen Zeit auch den niedriger verdichtendenArbeitszvlindern Brennstoff zugeführt wird, worauf nach genügender Erwärmung dieser letzt: ren Zylinder die Abgase des oder der ersteren Zylinder ins Freie geleitet werden.
2. Mehrzylindrige Dieselmaschine nach Anspruch i, bei welcher die Abgase ds oder der höher verdichtenden Zylinder beim Anlassen der Ladeluft der anderes Zylinder beigemischt werden, indem ein Umschaltorgan (G) während des Anlassens die Auspuffleitung bzw. Auspuffleitungen (H) des oder der ersteren mit einem mit der Außenluft in Verbindung stehenden Gefäß (E) verbindet, aus welchem die übrigen Zylinder durch ihre Ansaugrohre (D, D) ansaugen.
3. Mehrzylindrige Dieselmaschine nach Anspruch i, bei welcher die Abgase des oder der höher verdichtenden Zylinder zur Erwärmung der Ladeluft der anderen Zylinder benutzt «=erden, indem ein Umschaltorgan (G) die Auspuffleitung bzw. Auspuffleitungen des oder der ersteren während des Anlassens mit einem die angesaugte Luft der niedriger verdichtenden Zylinder im Gleich- oder Gegenstrom erwärmenden Wärmeausta.uschapparat verbindet. .I. Mehrzylindrige Dieselmaschine nach Anspruch i, bei welcher die Abgase des oder der höher verdichtenden Zylinder zur Erwärmung der Ladeluft der anderen Zylinder benutzt werden, indem ein Unischaltorgan die Auspuffleitung bzw. Auspufleitungen des oder der ersteren während des Anlassens mit einer zum Beispiel die Zylinderköpfe oder hn Falle einer Vorkammermaschine die Kammern umgebenden Abgasleitung verbindet. 5. Mehrzylindrige Dieselmaschine nach Anspruch i -bis .I, bei welcher von den in Reihe angeordneten Zylindern einer als höher verdichtender (A) bei gleichem Hub wie .die anderen (D, ß) das gleiche Triebwerk, aber einen kleineren Kolbendurchinesser besitzt. 6. Mehrzylindrige Dieselinascliine nach Anspruch i bis 5, bei welcher von den in Sternform angeordneten Zylindern einer als höher verdichtender mit direkt am Kurbelzapfen angreifender Pleuelstange ausgebildet ist, während die anderen angelenkte Pleuelstangen besitzen. 7. Mehrzylindrige Dieselmaschine nach Anspruch i, 2, 5 und 6, bei ,welcher von demselben Steuerorgan aus zuerst die Brennstoffpumpe (P) für den oder die höher verdichtenden Zylinder (A) angestellt, dann das Umschaltorgan (G) so eingestellt wird, daß die Abgase zum Mischgefäß (P) gelangen, danndieBrennstoffpumpe (P) für die niedriger verdichtenden Zylinder (B, B) auf etwa 50 °" Füllung und anschließend bis auf roo % Füllung eingestellt wird, unter gleichzeitiger Umstellung des Umschaltorgans (G) in eine solche Lage, bei der die Abgase des oder der höher verdichtenden Zylinder nicht zum Mischgefäß (F.) gelangen und die niedriger verdichtenden Zylinder (B, B) reine Luft ansaugen.