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Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen
| f)ie I:rlittdun;; lwtritft eitle In-(@ttr[t#re Ausfüh- |
| rungsfc)rnt eitler @lrenttkrafttnaschitu für (,in -\r- |
| 1)eitsmrf.thrett nach I'atettt 829 3,80. bei (Im eitre |
| aus mindestens z\\ei miteinander g<-kuppelten Kol- |
| hett hcstehende I@@>11)etrul)1)e mittels der Iwitn
:,\n- |
| triel) des einett K@)11)etts durch den anderen ettt- |
| stehrndett Reaktintskräfte auf eitre Antriebswelle |
| drehend eint\ irkt. I..ine solche Ko)Il)ett"rttl);@e besteht |
| nun erIitt)lttttfsg(,tttül,i aus mitt(lestets einen antrei- |
| henden und einem angetriel)euen, je an einer Kur- |
| helwclle att@ele)kten holl)en. \\ohei ein zwischen |
| den Kurl)clwellen cingescltaltetes tiulq)ItnWyetriel)e |
| mittels der darin 1)eim .\tttrielt entstehenden Reak- |
| tionskräfte auf die :\tttriel;st@elle drehend einmirkt. |
| Die :ltttriel)s@celle I)rauc ltt dahci nicht mit Kurl)el- |
| l.r<@I@futtctt %ersehen zu :ein, da durch (las ein- |
| ,-eschaltc#te liul>l)lungsgetrielw ein ständig antrei- |
| l;endes Nlotnent auf die Antrieltswelle ausgeiil)t |
| wird. Als hupplungsgetriehe wirderfindungsgemäß |
| eilt Differentialgetriebe, beispielsweise ein Kegel- |
| mit drehl)arem Gehäuse oder ein 1'latte- |
| tenrad@etriel)e. vorgeschlagen. \\-nl)ci die l)ciden |
| l@ttrl)elt\-ellett und die _\ntriehswelle nach \\-ahl der |
| gewünschten 1)rehzahlverhältttisse entsprechend an |
| den drei Angriffsstellen eines solchen !@etriel>es |
| angekoppelt \\ erden können. |
| Nach der l@.rtitt(lttttg ist der antreibende holhen |
| der Koll)en einer Breunkraftntaschine, Nährend der |
| angetriel)ette Kofl)en als Verdichterkolhen arl)eitet. |
| \\'etttt die @lrettttl:raftrnaschine unter Helastung |
anfahren soll, genügt für den antreibenden Kolben zum Erreichen
der erforderlichen Leistung eine geringe Hubzahl, während es erwünscht ist, daß
der Verdichterkolben von vornherein mit genügend hoher Hubzahl arbeitet, damit auch
bei hohen Druckverhältnissen im Verdichter eine ausreichende 'Menge Druckluft aus
dem Verdichter ausgeschoben wird.
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Die Hubzahl des Verdichterkolbens kann im Betrieb konstant gehalten
werden; während die Hubzahl des Motorkolbens durch entsprechende Regelcinrichtungen
der jeweiligen Drehzahl der Antriebswelle angepaßt wird, die Hubzahl des Verdichterkolbens
kann aber auch in gewünschter Weise verändert werden dadurch, (laß die Hubzahl des
Motorkolbens höher oder niedriger gehalten wird, als der Drehzahl der Antriebswelle
entspricht. Wenn die Antriebswelle bei laufenden Kolben stillsteilen soll, muß der
Verdichterkolben leer laufen oder Druckluft niedrigen Drucks fördern, beispielsweise
Ladeluft von geringem Druck für den Motorteil. Damit entstehen gar keine oder nur
unbeträchtliche Drehmomente auf die Antriebswelle.
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Das vorgeschlagene Arbeitsverfahren gestattet außer dem Vorteil, eine
Brennkraftmaschine unter Belastung anfahren zu können, eine einfache Umsteuerung
der Antriebswelle. Erfindungsgemäß hierzu der Motorteil so ausgebildet, daß er auch
als Verdichter arbeiten kann, und der Verdichterteil so, daß er auch als Motorteil
arbeiten kann, wozu bekannte Steuerungseinrichtungen benutzt werden können und wodurch
die beiden durch (las Kupplungsgetriebe verbundenen Kurbelmaschinen vollkommen gleich
werden, Zum Umsteuern der Antriebswelle wird dann dem bisher antreibenden Motorteil
der Brennstoff entzogen, er arbeitet dann als Verdichter, während dem bisher angetriebenen
Verdichter Brennstoff zugeführt wird, er arbeitet dann antreibend als Motor, wodurch
die im Kupplungsgetriebe auftretenden Reaktionskräfte sich umkehren und auf die
Antriebswelle in entgegengesetzter Richtung drehend eimvirken. Bei Fahrzeugen kann
diese Art der Umsteuerung auch zum wirksamen Bremsen dienen.
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\\'enn es die Betriebsverhältnisse erfordern, z. B. nach erfolgter
Beschleunigung der :'liitriel>swelle, können auch beide Kurbelmaschinen als b'fotorteile
gemeinsam auf die Antriebswelle arbeiten. Hierzu N\ ir(1 erfindungsgemäß vorgeschlagen,
(Zen gerade antreibenden Motorteil, z. B. durch Wegnahme des Brennstoffs, abzubremsen,
bis seine llubzahl unter die der bestehenden Drehzahl (leg Antriebswelle entsprechende
fällt. Dadurch kommt der gerade angetriebene Verdichterteil zum Stillstand und läuft,
von der sich weiter drehenden "\titriel)swelle abgetrieben und nachdem er vom Druck
entlastet worden ist. in entgegengesetzter Richtung au. Durch Zuführung von Brennstoff
arbeitet er dann gemeinsam mit dem bisher antreibenden Motorteil, dem Brennstoff
zugeführt wird, gleichsinnig über das Kupplungsgetriebe auf die Antriebswelle. Der
;?Ziergang zum gemeinsamen Arbeiten auf die Antriebswelle kann sowohl aus der Rechtsdrehung
als auch aus der I_inksdrelinn@ der .\ntriehswelle lier-;ius erfolgen.
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Abb. 1 zeigt ein :\tlsfiillrtiiigslleisl)iel der Erfindung. Die als
Motorkolben arbeitenden Kolben 1, die an der Kurbelwelle 2 augelellkt sind, treiben
über das 1>eisliielswcise als I'lanetenradgetriebe ausgebildete Kupplungsgetriche
die als Verdichterkolben arbeitenden Kolben 3 an, die an der Kurbelwelle 4 angelenkt
sind. Die Zylinder 5 der als Motorkolben arbeitenden Kolben i sind mit Ventilen
6 und die Zylinder 7 der als Verdichterkoll>en arbeitenden Kolllen 3 mit Ventilen
8 versehen. Die Ventile 6 und S werden von Nockenwellen 9 und io und den 1 lebel
i i und 12 betätigt und können bei Bedarf durch eine nicht dargestellte Vorrichtung
über die Stöf.iel 13 und 14 außer Betrieb gesetzt werden. Die von den Kolben
3 geförderte Druckluft wird über die Ventile 8, die Leitungen i5 und 16 und die
Ventile 6 den Motorzylindern 5 zur Steigerung der Leistung bzw. Erhöhung des Drehmoment,
zugeführt.
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Abb. 2 zeigt den Schnitt durch das Kupplungsgetriebe. Die Kurbelwelle
2 ist mit dem Zahnrad 17 versehen, das in die Planetenräder 18 und i9 eingreift.
Diese sind auf den 1301zen 20 und 21 drehbar gelagert und greifen in die Innenverzahnung
des Zahnkranzes 22 eile, dessen @u@enverzahnung in das Zahnrad 23 eingreift, das
auf der Kurbelwelle 4 befestigt ist. Der die Bolzen 20 und 21 tragende Flansch 24
sitzt fest auf der _lntriel>swelle 25. Beim :'\ntriel> des als @'erdichterkolben
arbeitenden Kolbens 3 durch den als Motorkolben arbeitenden Kolben i wirken die
in der Lagerung der Bolzen 20 und 21 auftretenden Reaktionskräfte auf die Alitriel)sNN-ellf
25 in (leg einen Richtung drehend ein, während beim Antrieb des dann als Verdichterkolben
arbeitenden Kolbens i durch den dann als l\lotorkolben arbeiten(kii Kolben 3 die
in der Lagerung der 13olzell 20 und 21 auftretenden Reaktionskräfte in umgekehrter
Drehrichtung auf die Antriebswelle 25 einwirken.
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Abb.3 his 6 zeigen Schnitte durch das Kupplungsgetriebe bei den verschiedenen
Betriebszuständen und den sich hierbei ergebenden Drehrichtungen. In Abb. 3 treibt
die Welle 2 mit dein Zahnrad 17 über die Planetenruder is und 19 und (Zen Zahnkranz
22 das Zahnrad 2 3 all, wodurch die Reaktionskräfte auf den Flansch 2-1 rechtsdrehend
einwirken.
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Abb. 4 stellt den gemeinsamen "\ntrielt durch beide Kurbelmaschinen
auf die in gleicher Drehrichtung wie in Abb. 3 drellell(le Alitriebswelle 25 dar,
wobei (las Zahnrad 23 des Verdichters, der in entgegengesetzter I)rellrichtung wie
in Abb.3 ebenfalls als Motor arbeitet, Tiber den Zahnkranz 22 (Zen Flansch 2.1 finit
antreibt.
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Abb. 5 zeigt die Umteuerung des Flansches 24 mit (leg Antriebswelle
25, die dadurch erreicht wird, dalß das Zahnrad 23 des X17er(licliters, der in der
Drehrichtung wie il) :lbb.3 nun als Motor arbeitet und über den Zahnkranz 22 und
die Plalietenräder 18 und io (las Zahnrad 17 des nein als Verdichter arbeitenden
Motors 2 antreibt.
| :\1)1). 1, zeit ilenemeinsanletl Antrieh de; hlan- |
| sch(-s =4 mit tler .\ntriel)swelle 2,5 durch die Zahn- |
| r:it@er 17 utt ( l 23 ist ettige!@engesetzter
Drehrichtung |
| t@ ic ist .\1)1). 3 tuld 4. |
| Ilci (lein ist _\1)1). ; dargestellten Anfahren rück- |
| iv:irts, bei <lein Glas Zahnrad 23 <las Zahnrad 17 des |
| -1s \-erilicltter arl)eitenclen Motors antreibt, ergibt |
| sich ein um<@ehehrtes \ erll:iltnis zwischen iler Dreh- |
| zahl ilcs Zalltir<i(les 23 des Motors und der Dreb- |
| zahl des @alinraties 17 iles \ erdichters, wodurch |
| heilte st) grtl.le I?ttlcl;luttinen@e gei<irdert werden |
| kann als 1)4i (14#11i in .\1)1). 3 ilargesteilten .\nfalil-en |
| vorw:irts. |