DE299198C

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Publication number: DE299198C
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Description

Es ist bekannt, die Leistung von Zweitaktmaschinen mit innerer Verbrennung (z. B. Explosions-, Gleichdruck- · und - ähnliche Maschinen für gasförmige, dampfförmige oder flüssige Brennstoffe) durch eine zwangläufig bewegte, · in die Auspuffleitung eingeschaltete Drosselvorrichtung, die beispielsweise von Hand oder vom Regulator der Maschine betätigt wird, zu vergrößern.

Da die Menge der bei jedem Hub austretenden Gase sich mit der Drehzahl und der Belastung der Maschine ändert, ist bei den bekannten fest eingestellten oder im Maschinentakt sich zwangläufig bewegenden Drosselvorrichtungen bei häufig wechselnder Drehzahl und wechselndem Drehmoment der Maschine zur Vermeidung eines häufig wechselnden Drosselgrades ein stetes. Nachregulieren des Drosselquerschnitte's erforderlich.

Der Nachteil, der in dieser praktisch kaum ausführbaren Nachregulierung des Drosselquerschnittes liegt, soll nach der vorliegenden Erfindung dadurch' beseitigt werden; daß durch selbsttätig wirkende bzw. durch selbsttätig in und außer Wirkung ■ tretende. Mittel eine bestimmte, nach Bedarf veränderliche Druckdifferenz zwischen den aus dem Arbeitszylinder austretenden Gasen und der Atmosphäre erzeugt wird. Diese Mittel bestehen nach der Erfindung in Drosselvorrichtungen, welche mit einer konstanten oder veränderlichen, direkt wirkenden Belastung versehen sind oder indirekt durch eine Hilfskraft so verstellt werden, daß sie in der vorgeschalteten Auspuffleitung stets einen beliebig einstellbaren gleichmäßigen •Überdruck erzeugen.

Die konstante oder veränderliche Belastung des Drosselorgans kann durch eine Feder oder durch Gewichte oder durch hydraulische, pneumatische oder andere Kräfte ausgeübt werden.

Die Fig. ι bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele für direkte,

Fig. 5 ein Beispiel für indirekte Belastung des Drosselorgans. . .

In den Zeichnungen sind in schematischer Weise einige Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche zur Ausübung des neuen Leistungserböhungsverfahrens dienen können.

Fig. ι zeigt ein federbelastetes Ventil am Ende des Auspuffbehälters einer Verbrennungskraftmaschine.

Fig. 2 zeigt ein federbelastetes Ventil und ein zwangläufig oder von Hand zu verstellendes Drosselorgan nebeneinander.

Nach Fig. 3 kann der federbelastete' Ventilteller des selbsttätigen Drosselorgans auch von Hand betätigt werden.

Fig. 4 zeigt ein federbelastetes Drosselorgan, wobei die Federspannung durch eine Schraube in Verbindung mit Schneckenrad und Schnecke -veränderlich gemacht werden kann. ^~~

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher

die Stellung des Drosselorgans durch eine äußere Energiequelle verändert wird, wobei diese Energiequelle durch einen federbelasteten Kolben in und außer Wirkung gebracht wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ι treten die Abgase aus dem Auspufftopf α durch die Öffnung b in die Auspuffleitung e. c ist das als Ventilteller ausgebildete Drosselorgan, welches durch die Feder d belastet wird. Je

ίο nach der Menge der ausströmenden Gase wird sich das Ventil c mehr oder weniger öffnen, dabei wird aber der Druck im Auspuffbehälter α und damit im Arbeitszylinder während der Spül-' und Ladeperiode stets auf der durch die Federbelastung des Ventiles gegebenen Höhe gehalten. In Fig. 2 ist neben dem federbelasteten Drosselorgan noch ein von Hand oder vom Regulator der "Maschine einstellbares Drosselorgan f vorgesehen, welches durch die Stange e verstellt werden kann. Die Auspuffleitung c des selbsttätigen Drosselorgans und die des zwangläufig betätigten Drosselorgans vereinigen sich bei d zur gemeinsamen Ableitung.

In Fig. 3 ist ein Drosselorgan dargestellt, welches sowohl automatisch wirken, als auch bis zu einem gewissen Grade zwargläufig betätigt werden kann. Die Abgase treten aus dem Behälter α durch die öffnung b in die Auspuffleitung c. Das Drosselorgan besteht wie in Fig. ι aus einera Ventilteller d, welcher durch eine Feder e belastet ist. Die Ventilspindel besitzt in ihrer Verlängerung einen Schlitz s, in welchen der eine Arm eines bei g drehbaren Winkelhebels f eingreift, der durch eine Stange k verstellt werden kann. Durch ein Gestänge h kann der Drehpunkt des Winkelhebels f verlegt werden, so daß dieser nicht mehr auf die Ventilspindel einwirken kann. Bei eingeschaltetem Winkelhebel wird ein vollständiger Abschluß des Ventils durch den Anschlag i verhindert. Das Ventil kann durch den Winkelhebel f mehr oder weniger weit von seinem Sitz abgehoben werden, so daß die automatische Wirkung erst später oder überhaupt nicht eintreten kann.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel

f kann die Federbelastung des Dro;selorgans a geändert werden. Zu diesem Zweck stützt sich der Federteller gegen die achsial verschiebbare, nicht drehbare Schraubenspindel c. Durch Drehen der an einer Seitenverschiebung verhinderten Mutter d wird die Stange c verschoben und die Spannung der Feder b geändert. Im dargestellten Beispiel ist die Mutter d als Schraubenrad ausgebildet, welches in Eingriff mit der Schnecke e steht. Das Schneckenrad e wird in Abhängigkeit von der Bewegung, einer Regulatormuffe oder eines anderen für die Einregulierung der Brennstoffmenge dienenden Organs oder in Abhängigkeit von der Spülluftmenge in Drehung versetzt.

,Diese Vorrichtung gestattet den Anfangsladcdruck, der nahezu gleich ist dem Auspuffgegendruck im Bereiche der Leistungserhöhung, d. h. also bei solchen Drehmomenten, welche bei Ladung mit dem normalen Spüldruck nicht mehr erzeugt werden können, in Abhängigkeit vom Drehmoment,, also von der bei einem Arbeitshub zugeführten Brennstoffmenge zu verändern. Bei den Vorrichtungen mit konstanter Belastung (Fig. 1 bis 3 und 5) wird dagegen der Auspuffgegendruck im Bereich der Leistungserhöhung auf der für die Höchst- ■ leistung nötigen Höhe gehalten und nur wie bei gewöhnlichen Maschinen die Brennstoffmenge der jeweiligen Belastung angepaßt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung treten die Gase aus dem Auspuffbehälter a durch die öffnung c in die Auspuffleitung b. Ein auf der einen Seite unter dem Druck der auspuffenden Gase stehender Kolben e ist auf der anderen. Seite durch die Feder f belastet. Der Kolben steht in Verbindung mit dem Hebel g und der verschiebbaren Kupplungsmuffe i. Überwiegt der Druck im Behälter die Federspannuhg, so bewegt sich der Kolben nach außen, und die Kupplungsmuffe i kommt zur Anlage mit der ständig umlaufenden Kupplungsscheibe I₂, welche ebenso wie die auf der anderen Seite der Kupplungsmuffe entgegengesetzt umlaufende Scheibe I₁ von der Weile k ständig angetrieben wird. Die Kupplungsmuffe i dreht sich nunmehr mit der Scheibe I₂ und nimmt dabei die Welle A. mit. '95 Dabei verschiebt sich die Mutter m in dem auf der Welle befindlichen Gewinde' und verstellt mit Hilfe des Winkelhebels η das . Drosselorgan d so, daß der Drosselquerschnitt größer wird. Diese Bewegung setzt sich so lange fort, bis der Druck im Behälter der Spannung der Feder f das Gleichgewicht hält; sobald dies eintritt, verliert die Kupplungsmuffe i den Kontakt mit der Scheibe I₂, und die Bewegung des Drosselorgans d kommt zum Stillstand. Wenn der Diuck im Behälter a sinkt, bewegt sich der Kolben nach innen, und die Kupplungsmuffe i legt sich gegen die entgegengesetzt umlaufende Scheibe I₁, worauf sich die Welle h ebenfalls im entgegengesetzten Sinne wie vorher dreht, so daß das Drosselorgan nunmehr eine Schließbewegung macht. Dies dauert so lange, bis wiederGleichgewicht zwischen Behälterdruck und Federspannung vorhanden ist. Selbstverständlich kann an Stelle des Kegelradgetriebes und der Kupplungsmuffe auch eine beliebige andere Anordnungfür die Ein-und Ausschaltung einer Energiequelle verwendet werden.· Die Feder f des Kolbens e kann, ebenso wie die direkt wirkende Feder b nach Fig. 4,

durch eine Schnecke ο. dgl. in Abhängigkeit vom Drehmoment bzw. von der Menge der bei jedem Arbeitshub zugeführten Brennstoffmenge verstellt werden.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die selbsttätigen Drosselorgane sich am Ende des Auspuffbehälters befinden; sie können ebensogut auch in der Auspuffleitung unmittelbar hinter dem Arbeitszylinder angeordnet sein.

ίο Bei mehrzyliiidrigen Maschinen muß in solchem Fall natürlich jeder Arbeitszylinder seine besondere Drosselvorrichtung erhalten.

Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist besonders vorteilhaft bei solchen Maschinen, die mit sehr großem Drehmoment anfahren müssen, ' z. B. für Lokomotiven, Fördermaschinen. Bei' diesen Maschinen während des Anlassens den richtigen Auspuffgegendruck mittels der Drosselklappe von Hand entsprechend der ständig ,wechselnden Umdrehungszahlen und dem veränderlichen Drehmoment einzuste'len, ist praktisch unmöglich, besonders, da der Maschinist auch sonst mit Einstel ung des richtigen Einspritzdruckes, der Brennstoffmenge usw. voll beschäftigt ist, Ist das Drosselorgan so eingerichtet, daß es die Austrittsöffnungen der Abgase vollständig abschließt, solange im Auspuffbehälter nicht der der Ventilbelastung entsprechende Druck vorhanden ist, so wird z. B. beim Ingangsetzen der Maschine mittels Druckluft das Erreichen des gewünschten Auspuff gegen drucks beschleunigt, weil die ve; brauchte Anlaßdruckluft, die Spülluft und etwaige Verbrennungsgase im Auspuff behälter so lange zurückgehalten werden, bis . der gewünschte Gegen-. druck erreicht ist. Häufig dürfte schon die Anlaßperiode allein genügen, den Behälter bzw. die Auspuffleitung so weit auszufüllen, daß für die ersten Zündungen schon ein hoher Anfangsladedruck vorhanden ist.

Die Vorrichtung ■ ist ferner bei solchen Maschinen zweckmäßig, deren Belastung bzw. Drehzahl häufig in weiten Grenzen schwankt, da hierbei die umständliche Einstellung des Drosselorgans von Hand bei Änderung des Drehmomentes oder der Drehzahlen vermieden wird. Auch bei Maschinen, die dauernd mit annähernd gleicher Drehzahl und gleicher Belastung laufen, wird eine derartige selbsttätige Drosselvorrichtung deshalb mit Vorteil benutzt werden können, weil ein fest eingestelltes Drosselorgan durch Verschmutzung u. dgl. mit der Zeit andere Querschnitte erhält, die eine Änderung des Auspuffgegendrucks zur Folge haben.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Zweitaktmaschinen mit innerer Verbrennung durch Drosselung des Auspuffs, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen Betriebsverhältnissen (hohe oder niedere Drehzahlen, größeres oder kleineres Drehmoment) durch selbsttätig wirkende bzw. durch selbsttätig in und außer Wirkung tretende einstellbare Mittel eine bestimmte, nach Bedarf veränderliche Druckdifferenz zwischen den "aus dem Arbeitszylinder austretenden Gasen und der Atmosphäre erzeugt wird.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Auspuffleitung der Maschine eingebaute Drosselorgan mit direkt oder indirekt wirkender Feder-, Gewichts-, hydraulischer, pneumatischer 0. dgl. Belastung ausgestattet ist. -s ■ ' ■
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte oder indirekte Belastung, des Drosselorgan auf stets gleicher, jedoch durch "Spannung der Feder, Auflegen von Gewichten 0. dgl. beliebig einstellbarer Höhe gehalten wird (Fig. ι und 5).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch . gekennzeichnet, daß die direkte oder indirekte Belastung des Drosselorgans in Abhängigkeit vom Drehmoment veränderlich gemacht ist, indem beispielsweise die Spannung der Belastungsfeder von der Muffenstellung eines Regulators oder der Stellung des die Brennstoffmenge regulierenden Organes oder von der Spülluftmenge abhängig gemacht ist (Fig. 4). ·
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem selbsttätig wirkenden Drosselorgan zusätzlich ein von Hand oder vom Regulator zwangläufig einzustellendes Drosselorgan vorgesehen ist (Fig. 2).
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsttätige Drosselorgan auch Z₁Wangläufig verstellt werden kann, wobei die zwangläufige Verstellung zweckmäßig keinen vollständigen Schluß des Drosselorgans herbeiführen soll, wobei ferner zeitweise die Wirkung der zwangläufigen Verstellung ganz oder teilweise aufgehoben werden kann.
< 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Drosielorgäns in an sich bekannter Weise durch Zwischenmittel erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfskolben / (Membran o. dgl.), welcher einerseits dem Druck der aus dem Arbeitszylinder aus-

tretenden Gase, andererseits einer Feder-, Gewichts-, hydraulischen oder anderen Kraft ausgesetzt ist, bei Störung des Gleichgewichtszustandes eine ständig zur Verfügung stehende Energiequelle so auf das Drosselorgan einwirken läßt, daß dieses Öffnungs- oder Schließbewegungen so lange ausführt, bis der Druck der austretenden Gase der jeweiligen Belastung des Kolbens (Membran) entspricht (Fig. 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.