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Antriebsmaschine Die Erfindung. bezieht sich auf eine Antriebsmaschine
mit zwei voneinander getrennten, jedoch miteinander kuppelbaren und je aus einem
Brennteil und einem Verdichterteil bestehenden Brennkraftmaschinern, von denen bei
Erzeugung eines erhöhten Drehmomentes, insbesondere bei Anlassen, die eine (Primärteil),
ausgekuppelt, ein Druckgas erzeugt, das der anderen (Sekundärteil), mit dem Antrieb
verbundenen als Antriebsmittel dient, bis nach Erreichung einer ausreichenden Drehzahl
beide Maschinen nach vorheriger Kupplung als normale Drennkraftmaschinen arbeiten.
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Antriebsmaschinen dieser Art sind bekannt. Bei ihnen ist das Verdichtervolumen
nur ebenso groß wie das Hubvolumen des Brennteiles. Aus diesem Grunde kann das z.
B. beim Anfahren benötigte erhöhte Drehmoment nie größer sein als das Vollastdrehmoment.
Ein nur bis zum Vollastdrehmoment erhöhtes Anlaßdrehmoment reicht aber in manchen
Fällen, wie z. B. auf besonders steiler Anhöhe, nicht aus.
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Dieser Mangel wird nach der Erfindung dadurch behoben, daß die Brennkraftmaschinen
als Zweitaktmaschinen mit Spülpumpen ausgebildet sind und entweder nur die Spülpumpen
des Sekundärteiles oder sowohl die Spülpumpen als auch die Brennkraftmaschine des
Sekundärteiles mit dem Druckgas beaufschlagt sind. Auf diese Weise steht für die
Erzeugung eines erhöhten Drehmomentes im Bedarfsfalle ein Hubvolumen zur Verfügung,
das erheblich größer ist als das Hub-
volumen des Brennteiles. Es kann daher
für den erwähnten Zweck ein Drehmoment erzeugt werden, das erheblich größer ist
als das Vollastdrehmoment. Da die Spülpumpen für Zweitaktbrennkraftmaschinen ohnehin
ein
größeres Hubvolumen besitzen, als im Brennraum zur Verfügung steht, brauchen für
die Erzeugung dieses überhöhten Drehmomentes keine besonderen zusätzlichen Einrichtungen
verwendet zu «-erden. Zweckmäßig ist die neue Antriebsmaschine so eingerichtet,
daß das beim Anfahren und bei niedriger Drehzahl des Primärteiles erzeugte Druckgas
zunächst als Triebmittel im Sekundärteil und sodann als Spülgas für den Primärteil
dient. Dadurch wird eine weitere Vereinfachung erzielt.
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Im Sinne der Erfindung können dabei aus baulichen Zweckmäßigkeitsgründen
die Spülpumpen als gesonderte Einheiten neben den Brennteilen der Brennkraftmaschinen
angeordnet sein.
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Auf den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Erfindung als
Beispiele schematisch dargestellt.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch die eine Ausführungsform, Fig. 2
ist ein Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform.
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In, der Fig. i sind in den Motorzylindern i und 2 die Motorkolben
3 und .4 sowie in dem Spülpumpenzylinder 5 der Spülpumpenkolben 6 des Primärteiles
untergebracht. Die Motorkolben 3 und 4 und der Spülpurnpenkolben 6 sind durch die
Pleuelstangen 7, 8 und. 9 mit der gemeinsamen Kurbelwelle io verbunden. In den Motorzylindern
i i und 12 sind die Motorkolben 13 und 14 und in dem Spülpumpenzylinder 15 der Spülpumpenkolben
16 des Sekundärteiles untergebracht. Die Motorkolben 13 und 14 und der Spülpumpenkolben
16 sind durch die Pleuelstangen 17, 18 und i9 mit der gemeinsamen Kurbelwelle 2o,
welche mit der Abtriebswelle 21 durch die Kupplung 22 starr gekuppelt ist, verbunden.
Der Spülpumpenzylinder 5 ist mit Saugventilen 23 und Druckventilen 24 und der Spülpumpenzylinder
15 mit Saugventilen 25 und Druckventilen 26 ausgerüstet. Die Motorzylinder i und
-2 haben die Spülschlitze 27 und 28 und die Auspuffschlitze 29 und 30 und
die Motorzylinder i i und 12 die Spülschlitze 31 und 32 und die Auspuffschlitze
33 und 34. Die Motorzylinder i i und 12 und der Spülpumpenzylinder 15 sind mit durch
die Nokkenwelle 35, die NTOcken 36, die Gestänge 3; und die Hebel 38 betätigten
Einlaßventilen 39, 4o und 41 ausgerüstet. Der Spülpumpenzylinder 15 ist außerdem
mit einem Auslaßschieber 42, der durch den Exzenter 44, das Gestänge 45 und die
Feder 46 angetrieben ist, versehen. Zwischen den Druckventilen 24 des Spülpumpenzylinders
5 und den Einlaßv entilen 39, 40 und 41 befindet sich ein Verbindungskanal 47. Zwischen
dein '#Terbindungskanal 47 und dem durch den Bedienungshebel 48 gesteuerten Schieber
49 befindet sich die Verbindung 5o. Der Schieber hat zwei Durchtritte 51 und 52.
Vom Schieber .19 gehen eine Verbindung 53 zu den Spülschlitzen :.1; und 28, eine
Verbindung 54 zu den Spülschlitzen 31 und 32 und die beiden Verbindungen 55 und
56 zum Druckventil der Spülpumpe 15. Vom Verbindungskanal 47 geht eine Regulierleitung
57 zu den beiden Federrohren 58 und 59. Die Feder 6o wirkt auf die Nockenwelle 35.
Der Regulierhebel 48 ist durch die Stange 61 und den Hebel 62 mit dem Regler 63
und durch die Stange 64 und den Hebel 65 mit der Regulierwelle 66 der Brennstoffpumpe
67, «,-elche die Brennstoffventile 8o und 81 bedient, verbunden. Die Regulierwelle
66 wird durch die Feder 68 und die Regulierwelle 69 der Brennstoffpumpe 7o, welche
die Brennstoffventile 82 und 83 bedient, durch die Feder 71 auf Vollast gedrückt.
Zwischen dem Regler 63 und der Regulierwelle 69 ist der Hebel ;2 zwischengeschaltet.
Die beiden Wellen io und 2o sind durch die Kupplung 73, welche vermittels Hebel
;.4, Feder 75 und Stange 76 durch den Schieber 49 und damit durch den Bedienungshebel48
betätigt wird, verbunden. Zwischen den beiden Verbindungen 5o und 53 befindet sich
die Umgehungsleitung 78 des Schiebeas 49 mit dem Ürberströmv entil 79.
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In der Fig. 2 sind die Druckventile 24 durch den Kanal 84 mit den
Spülschlitzen 27 und 28 verbunden. Vom Schieber 49 geht eine Verbindung 85 zu den
Auspuffschlitzen 29 und 3o, eine Verbindung 86 zum Kanal 87,
welcher zu den
Einlaßventilen 39, 40 und 41 führt, und eine Verbindung 88, welche sich mit
dem von den Auspuffschlitzen 33 und 34 herkommenden Rohr 89 vereinigt. Die Zylinder
i und 2 haben je einen zusätzlichen Totraum 9o und 9i, welche durch die Ventile
9 2 und 93, die durch die Zahnstange 94, den Hebel 95; die Federn 96 und 97 und
die Stange 98 mit dem Regulierhebel 48 verbunden sind, abgeschaltet werden können.
Zwischen den Verbindungen 85 und 88 ist für den Schieber 49 eine Umgehungsleitung
99 mit Überströmventil ioo vorgesehen.
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Die in der Fig. i dargestellte 'Maschine arbeitet nach dem Druckluftverfahren.
In der Stellung a. des Bedienungshebels 48 steht der Sekundärteil mit der Kurbelwelle
20 still, der Primärteil läuft mit geminderter Drehzahl leer. Durch die Stange 61
und den Hebel 62, welche auf den Regler 63 wirken, wird eine niedrige Drehzahl gehalten.
Die Spülluft, die von dem Spülpumpenkolben 6 gefördert wird, wird durch die Verbindung
5o, den Schieberkanal 52 und die Verbindung 53 den Spülschlitzen 27 und 28 der Motorzylinder
i und 2 zugeleitet. In der Stellung h
des Bedienungshebels 48 gestattet
der Regler 63, dessen wirksame Federkraft durch Verdrehen des Hebels 62 größer geworden
ist, dem Primärteil eine erhöhte Drehzahl. Gleichzeitig sperrt der Schieber 49 die
Verbindung 5o ab-. Der Druck im Kanal 47 steigt auf die für das Anfahren notwendige
Höhe. Während dieses Vorganges strömt die für den Betrieb der Motorzylinder i und
2 notwendige Spülluft durch das Überströmventil79 und den Kanal 78 in die Verbindung
53. Das Überströmventil hat einen Zusatzkolben, dessen Außenseite durch den Druck
in der Verbindung 50 beaufschlagt wird. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits
genügend Spülluft durch das Ventil übertritt, daß aber auch andererseits der Druck
im Kanal 47 ansteigen kann. Die Regulierleitung 57 vermittelt den Druck im Kanal
47 an das Federrohr 58, welches, wenn ein genügend hoher Druck erreicht ist, die;
Nockenwelle 35 derart verschiebt, daß die Nocken 36 und die Gestänge 37 den Hebel
38 zum Anliegen an die Einlaßventile 39, 4o und 41 bringt und das Ventil, dessen
Kolben in der entsprechenden Stellung steht, anhebt. Der Sekundärteil fährt an.
Gleichzeitig drückt die Luft im Kanal 47 den Auslaßschieber 42 gegen die Feder 46
herunter, so daß Kraftschluß mit dem Gestänge 45 und damit dem Exzenter 44 entsteht.
Die Nocken 36 sind so ausgebildet, daß sie in der höchsten Stellung, wenn sie durch
den Druck des Federrohres 58 in die äußerste Stellung verschoben sind, volle Füllung
geben. Aus dem Spülpumpenzylinder 15 tritt die komprimierte Luft durch den Auslaßschieber
42 und durch das Druckventil 26 in die Verbindung 56 und wird durch die Schieberöffnun:g
52 und die Verbindung 53 als Spülluft den Spülschlitzen 27 und 28 der Motorzylinder
des Primärteiles zugeführt. Wird der Bedienungshebel von b nach c bewegt, so wird
die Drehzahl des Primärteiles und damit das Volumen der dem Sekundärteil zugeführten
komprimierten Luft erhöht, und zwar dadurch, daß der Hebel 62
den Regler 63
freiläßt. Sollte der Druck im Kanal 47 über den Höchstwert steigen, so wirkt das
Federrohr 59, welches durch die Leitung 57 mit dem Kanal 47 in Verbindung steht,
zusätzlich auf den Regler, wodurch die Drehzahl vermindert wird. Erreicht der Sekundärteil
eine bestimmte Drehzahl, so genügt, trotzdem der Primärteil mit höchster Drehzahl
läuft, die Förderleistung des Spülpümpenkolbens 6 nicht mehr für eine volle Füllung
der Zylinder 11, 12 und 15. Der Druck im Kanal 47, der Leitung 57 und dem Federrohr
58 fällt etwas, und damit verschiebt sich die Nockenwelle 35 unter dem Einfluß der
Feder 6o. Die Füllung wird verkleinert und damit sinkt das Drehmoment des Sekundärteiles.
Ist die Drehzahl des Sekundärteiles bereits genügend groß, so erfolgen in den Motorzylindern
i i und 12 bereits Zündungen.
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Beim Erreichen einer genügend großen Drehzahl im Sekundärteil wird
der Hebel 48 in die Position d gebracht. Durch die Öffnung 51 im Schieber 49 ist
die Verbindung 50 mit den Verbindungen 55 und 56 und letztere durch die Öffnung
52 mit den Verbindungen 53 und 54 verbunden. Es besteht jetzt eine direkte Verbindung
zwischen den Druckventilen 24 und 26 der beiden Spülpumpen-Zylinder 5 und 15 und
den Spülschlitzen 27 und 28 und 3,1 und 32 sämtlicher Motorzylinder. Der Druck in
dem Kanal 47 fällt auf den Spüldruck ab, und der- Auslaßschieber 42 wird unter dem
Einfluß der Feder 46 ständig oben gehalten. Zur Erreichung eines genügend hohen
Anfahrdrehmömentes kann das Gesamtvolumen der Spülpumpen größer gemacht werden als
über das normale, für eine Zweitaktmaschine notwendige Maß hinaus. Das geförderte
Spülluftvolumen wird durch die jetzt eintretende Vergrößerung des schädlichen Raumes
des Spülpumpenzylinders 15 auf das gewünschte Maß reduziert: Die Kupplung 73 wird
von dem Hebel 74, der Feder 75 und dem Gestänge 76 eingerückt. Beide Wellen io und
20 sind gekuppelt. Die Nockenwelle wird, da im Federrohr 58 nur noch der Spüldruck
herrscht, unter dem Einfluß der Feder 6o verschoben, so daß sich die Ventile 39,
40 und 41 nicht mehr öffnen. Wird der Bedienungshebel von d nach e zu bewegt, so
werden. die Brennstoffpumpen 67 und 7o durch die Stange 64, den Hebel 65, die Regulierwellen
66 und 69 entgegen den Federkräften 68 und 71 auf kleinere Füllung gebracht. Die
Regulierung der Drehzahl der Abtriebswelle 21 geschieht also bei getrennt arbeitender
Primärmaschine von b nach c und bei gekuppelter Maschine von, d bis
e.
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Die in der Fig.2 dargestellte Maschine arbeitet nach dem Hochdruckverfahren,
d. h. der Sekundärmaschine wird während des Anlaßvorganges ein Gemisch von Luft
und Auspuffgasen zugefübxt. In der Stellung a des Bedienungshebels 48 wird die Spülluft
von den Druckventilen 24 des Spülpumpenzylinders 5 durch den Kanal 84 den Spülschlitzen
27 und 28 der Motorzylinder i und 2 zugeführt. Die durch die Auspuffschlitze 29
und 3o ausströmenden Auspuffgase werden durch die Verbindung 85 dem Druckhaltungsventil
ioo, welches den Druck der Gase auf Betriebsdruck hält, der Umgehungsleitung 99
des Schiebers 49 und der Auspuffleitung 88 zugeführt. Hinter dem Druckhaltungsventil
ioo entspannen sich die Gase. Die Drehzahl des Primärteiles ist durch den bereits
beschriebenen
Einfluß des Hebels 62 auf den Regler 63 niedrig gehalten.
In der Stellung b des Bedienungshebels 48 werden die beiden Verbindungen.
85 und 86 durch den Schieber 49 kurzgeschlossen und der Kanal 87 und damit
die Regulierleitung 57 und das Federrohr 58 mit den unter Druck stehenden Auspuffgasen
des Primärteiles gefüllt. Die NokkenweIIe 35 wird verschoben, und die Einlaßventile
39, 40 und 41 treten in Tätigkeit, und der Sekundärteil fängt an, sich zu drehen.
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Gleichzeitig können die Motorzylinder i i und 12 des Sekundärteiles
Brennstoff erhalten. Die Regulierung der Drehzahl des Primärteiles und damit der
Förderleistung der Auspuffgase geschieht durch Verdrehen des Bedienungshebels von
b nach c durch Verstellen des auf den Regler 63 einwirkenden Hebels 62. Nachdem
der Sekundärteil eine genügend hohe Drehzahl erreicht hat, wird der Bedienungshebel
in die Stellung d gebracht. Die Verbindung 86 wird von der Verbindung 85 getrennt,
der Sekundärteil erhält keine Auspuffgase vom Primärteil mehr. Die Verbindung 85
«jrd mit der Auspuffleitung 88 kurzgeschlossen, und hierdurch sinkt der Druck der
Auspuffgase in der Verbindung 85 und auch der Spüldruck der Spül-
pumpe des
Primärteils auf eine normale Höhe: Durch die Regulierstange 98, den Hebel 95 und
die Zahnstange 94 werden die Ventile 92 und 93 derart verdreht, daß sie vom Totraum
der Zylinder i und 2 die zusätzlichen Toträume 9o und gi abschalten. Hierdurch wird
erreicht, daß der Kompressionsenddruck in den Motorzylindern. trotz des verringerten
Spüldruckes wieder den für die Verbrennung notwendigen Wert erreicht. Die Kupplung
73 wird durch den Hebel 74, die Feder 75 und die Stange 76 eingedrückt, die beiden
Maschinenteile sind miteinander gekuppelt. Die Spülpumpe des Sekundärteiles arbeitet
als normale Spülpumpe, nachdem der Schieber .12, da im Kanal 8; kein Überdruck mehr
vorhanden ist, unter dein Druck der Feder .16 in seiner oberen Stellung stehenbleibt.
Die Einlaßventile 39, .4o und .l1 sind durch Verschieben der N7olckenwelle 3.1 außer
Tätigkeit getreten. Von d nach e wird durch den Bedienungshebel die Brennstoffzuführung
durch dieRegulierstange 6.1, den Hebel 65 und die Regulierwellen 66 und 69 der Brennstoffpumpen
67 und 70 gedrosselt und die Leistung der Maschine reguliert.