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Se - lbstzündende, luftverdichtende Verbundbrennkraftmaschine
Die Dieselmotoren sind besonders zur Verbrennung von billigem schwer entzündlichem
Rohpetroleum und Teerölen bestimmt, deren restlose Verbrennung jedoch von mannigfachen
Bedingungen abhängt, die im Zylinder eines Dieselmotors nicht immer erfüllt werden
können.
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Während - auf dem Rost einer Feuerung diese Bedingungen selbst
bei wechselnder Zusammensetzung der Brennstoffe beispielsweise durch Regluing des
Schornsteinzuges und sachgemäße Bedienung erfüllbar sind, macht dies bei den Fahrzeugdieselmotoren
Z>
Schwierigkeiten, bei denen sich das Brenn--stoff-Luft-Germsch unter dem
Einfluß der Fahrgeschwindigkeit, des Windanfalls, des Sogs -, der Luftfeuchtigkeit
usw. Ändert. Bei niedrigem Luftdruck und höherer, Lufttemperatur beispielsweise
wird das Geniischluft-,ärmer, also fetter. Das Motorhenzol mit seinein geringeren
spezifischen Gewicht wiederum ist leichter entzündlich als Steinkohlenteeröl, dem
eine bei weitem schwerere Entflammharkeit eigen ist. Wo weiter dieDurchdrIngung
des zerstäubenflüssigenBrennstoffsl mit der Verhrennungsluft nicht gegeben ist,
d.h. wo die ideale ZerstäubungundMischung fehlen und ein Teil des Treibstoffs in
Tröpfchenform verharrt, wo die Drehzahl der Maschine sich ändert -, wo Spätzündungen
jerfolgen usw., da ist eine vollkommene Verbrennung einfach unmöglich.
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Für die Einspritzung, den Ziiiindverzug und die Verbrennung des BrennAoffs
steht nur jener kurzeZeitraum zurVerfügung, derdurch den Arbeitskolben hierfür vorgesehen
ist.
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Die Verbrennung-nimmt mehr Zeit in Anspruch als die Einspritzung.
Mit steigender Drehzahl wachsen die Schwierigkeiten zur Erzielung einer vollkommenen
Verbrennung. Sie
dauert unter Umständen noch während des Ausstoßens,
der Gase an und ruft die hohen Abgasteniperaturen hervor, die den thermischen Wirkungsgrad
herabdrücken.
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Es lag deshalb der Gedanke nahe, die Verbrennung in einem Vorschaltzylinder
vor si ch gehen zu lassen, um möglichst den -anzen Hub des Arbeitskolblens für positive
Arbeit zu gewinnen. Um das zu erreichen, mußte verdichtete Luft in den Vorschaltzylinderliereingebracht
werden, sei es durch einen von einer Abgasturbine angetriebenen oder durch einen
mit der Motorivelle gekuppelten oder durch einen elektrisch angetriebenen Verdichter.
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Man hat auch den gemeinschaftlichen Arbeitskolben stufenförmig ausgebildet,
der kleinere dieses Stufenkolbens versorgt den Vorschaltzylinder mit verdichteter
Luft, während die vom größeren Kolben verdichtete Luft der Nachverbrennung und Dehnung
der aus dem Vorschaltzylinder in den Arbeitszylinder eingeströmten Verbrennungsgast
dient.
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Statt des Verdichters bedient man sich weiter auch des vom Arbeitskolben
#erzeugten Vakuums, um Einspritzung und Verbrennung zu beschleunigen.
je nach der Höhe des Vakuums läßt sich die Einströmgeschwindigkeit auf iooin;Sek.
und mehr steigern. Die Ver-,vendung eines Vakuums erheischtaber längere Arbeitszylinder,
deren man sich üb-
rigens auch in allen vorgenannten Fällen zur vermeidung
der Nachverbrennung im Auspuff bedienen kann.
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Andere bekannte- Vorschläge wiederum zi#elen darauf ab, die hohen
Abgastemperaturen dadurch züi vermeiden, daß dk, Dehnung der Arbeitsgase auf n#,ei
Zylinder verteilt wird. Man leitet also die Gas,-- in einen zweiten Zylinder, dem
man verdichtete Luft nachträglich zuführt. Für den Fall, daß diese Gase noch Brennbares
enthalten, können sie nachverbrannt werden -, andernfalls wird die zugeführte Luft
durch Aufnahme der fühlbaren Wärme der VerbrennunErs-ase zur Ar-I b tD beitsleistung
durch Dehnung befähigt.
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Von den hier in Betracht zu ziehenden Verfahren verdienen schließlich
noch jene Beachtun'" die sich zur Aufgabe gernachthaben-, den schwer entzündlichen
Brennstoff möglichst vollkommen zu verbrennen. So läßt man z. B. den Arbeitskolben
leicht entzündlieben Brennstoff und Luft ansaugen, verdichten und entzünden, um
dann den schwer brennbaren Brennstoff in die hocherhitzten Verbrennungsgase einzuführen.
Ab-er das hat unter Umständen Nachteile. Zerstäubter Brennstoff in heiße Luft eingeführt,
gibt nämlich durch Kracknen zur Ausscheidw-i 'g von Kohlenstoff in Form von
Ruß Anlaß. Beim Einspritzen von Brennstoff in hocherhitzte hat man überdies mit
Zündverzug und den unangenehmen Klopferscheinungen zu rechnen; denn der Brennstoff
gelangt nicht in reine Luft, sondern in eine "t inc!;rten Gasen angefüllte Atmosphäre,
die die Verbrennunng kehieswegs fördert.
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Die Verbundbrennkraftmaschine gemäßder Erfinduner unterscheidet sich
von dem Bez kannten dadurch -, daß nur ein Brennstoff im Dieselmot-or zur Verbrennung
gelangt. die durch --Irbeitsleistung abgekühlten, nicht hocherbitzten Verhrennungsgase
in den Viertaktmotor übergeleitet werden und schon bei der überleitung und nicht
erst nach erfolgter Verdichtung mit der ihnen folgenden Spülluft aus dem Dieselmotor
gernischt werden, das im Viertaktzylinder erzeugte Vakuum durch die plötzliche Dehnung
dcrGase die Aufgabe löst, eine Sätti,-,ur.- der Verbrennungsluft mit den
Brennstoffdämpfen auch bei geringem Luftüberschuß und höheren Drehzahlen tatsächlich
zu erreichen.
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Es ist technisch und chemisch viel leichter, in dem Dieselmotor eine
unvollkommene Verbrennung herbeizuführen und diese erst in einem zweiten Zylinder
nach geeigneter Gemischbildung vollkommener zu -2stalten. Bei der vorlieg,--nden
Verbundbrennkraftmaschine wird die rüstlose Verbrennung dadurch gesichert, daß sie
unabhängig von den obengenannten Einflüssen im Vorschalt7y]inder vorbereitet wird.
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Unter Zugrundelegung eines Zweitaktdieselmotors als Vorschaltmotor
werden diesern zwei Viertaktmotoren nachgescluiltet, die die Nachverbrennung nach
einer Kurbelumdrehung abwechselnd übernehmen.
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Die Zeichnung zeigt rein schematisch eine solche Kupplung, wobei
der Vorschaltzylinder mit Z, die nachgeschalteten Zylinder mit Zi und
Z. bezeichnet sind. Letztere haben gesteuerte l#--i,nlaßveiitile V, und
V.- Der Kolben 9 des Vorschaltmotors hat während des
Dehnungshuhes
(PfeiJA) Arbeit geleistet und öffnet alsdann die SchlitzeS,S. Darauf öff-
net
auch das LufteinlaßventilT. Die infolge der Del mung abgekühlten. jedoch noch brennbaren
Gast treten durch die Schlitze S, S des Vorschaltzylinders mit großer
Geschwindigkeit in PfeilrichtungP in den luftverdünnt-en Raum des ZylindersZ, über,
ihnen folgt, solange die Schlitze S, S durch den KolhenW noch nicht
abgedeckt sind, verdichtete Luft im Gleichstrom (Pfeil F). Die durch das Lufteinlaßventil
T eintretende verdichtete Luft dient dem Vorschaltzylinder Z als Spül- und
Ladeluft, die Spülluft weiter dann dem Zvlinder Z, zur Verbrennung der vorn Vorschaftzylinder
über eleit-eten Verbrcniiuiigs,-a---e. Der Fassungsraum des Zylinders Z, ist größer
als jener des Zylindern Z.
Beim Verdichtt mgshub E, schließt
der Kolben I(I den Kanal C,. ab, verdichtet bei geschlossenem Ventil T, das Abgasbrennstoff-Luft-Gemisch.
Es folgen die Zündung, Diehnu#ng und schlkBlich derAusstoßderAbgase durch das geöffnete
AusstoßventilT1 in die Abwärmeverwertung (PfeilF1), -wie das d& Nachschaltzylinder
auf der linken Seite zeigt.
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Die Vorteile, die durch die Kupplung der beiden im Viertakt arbeitenden
Nachschaltzylinder mit dem im Zweitakt arbeitenden Vorschaltzylinder entstehen.,
sind folgende: Der infolge des raschen öffnens der Austrittsschlitze bishei unvermeidliche
Auspuffschall wird beseitigt; denn die Verbrennungsgase gelangen nicht ins Freie,
sondern in ,einen geschlossenen Zylinder.
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Die Ladeluft im Vorschaltzylinder bleibt reiner.
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Beim Höhenflug nimmt zwar die unvollkammene Verbrennung im Vorschaltzylinder
zu. Umsomehr leisten dann aber die ihm angegliederten Nachschaltzylinder, die mit
2oo/'o Luftmangel immer noch die höchsten mittleren Drücke aufweisen düq7fteii.
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Ersparnis an verdichteter Luftmenge. Schmierverluste im Motor werden
vermieden, da das sonst mit den ausgestoßenen Verhrennungsgasen mitgerissene
öl den Nachschaltzylindein zugute kommt. GleichmÄßigere Wan , dungstemperaturen
durch Verteilung des Verbrennungsvorganges auf mehrere Arbeitszylinder. Bei vorhanden
gewesener Tröpfchenbildung werden die Tröpfchen durch Zerplatzen an den Kanten der
Durchtrittsquersch-nitte aufgelöst. Die Mischung von Verbrennungsluft mit den abgekühlten
' Noah brennbaren Gasen bei gleichzeitiger VerdünniLmg geschieht gründlicher
als beim Einspritzen flüssigen Brennstoffes in verdichtete Luft.