DE424428C

DE424428C - Verfahren und Einrichtung zur Ausnutzung der Abgase an Brennkraftmaschinen in Expansionsmaschinen, insbesondere fuer den Fahrzeugantrieb

Info

Publication number: DE424428C
Application number: DEW67470D
Authority: DE
Original assignee: Waggon und Maschinenbau AG WUMAG
Current assignee: Waggon und Maschinenbau AG WUMAG
Priority date: 1924-10-30
Filing date: 1924-10-30
Publication date: 1926-01-23

Description

Verfahren und Einrichtung zur Ausnutzung der Abgase an Brennkraftmaschineu in Expansionsmaschinen, insbesondere für den Fahrzeugantrieb Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung der Abgase an Brennkraftmaschinen in Expansionsmaschinen, insbesondere für den Fahrzeugantrieb, wobei große Leistungen auf möglichst kleinem Raume unterzubringen sind. Sie besteht in erster Linie darin, daß die Abgase der Brennkraftmaschine mit einem durch Vorverdichtung der Verbrennungsluft erhöhten Enddrucke unter gleichzeitiger Beimischung von Druckkühlluft gleichen oder höheren Druckes zwecks Herunterkühlung der Abgase auf das der Expansionsmaschine zuträgliche Maß unmittelbar in diese ausgeschoben werden, wobei eine Zusatzbrennkraftmaschine die dem Kraftbedarf des Drucklufterzeugers und dem hohen Gegendruck entsprechende Mehrarbeit übernimmt, um den Betrieb aufrechtzuerhalten.
Der unmittelbare Ausschub der Abgase von hohem Druck in die Expansionsmaschine sichert möglichst vollständige Wärmeausnutzung. Die Temperatur der Abgase von hohem Druck ist jedoch so hoch, daß sie auf ein der Explosionsmaschine zuträgliches Maß herabgebracht werden muß, und das geschieht wiederum in wirtschaftlichster Weise, ohne Kühlung von außen, durch Eiführung von Druckkühlluft in die heißen Abgase. Mit dem hohlen Expansionsend- oder -gegendrucke nimmt die Leistung der die Tre:-)gase liefernden Brennkraftmaschine ab, wä irend gleichzeitig der Kraftbedarf des Druchlufterzeugers wächst, so daß die die Treibgase liefernde Brennkraftmaschine allein nicht in der Lage ist, den Betrieb aufrechtzuerhalten, weshalb eine Zusatzbrennkraftmaschine benutzt wird, die die erforderliche Mehrarbeit übernimmt, um den Betrieb unter allen Umständen aufrechtzuerhalten. Diese Zusatzmaschine ist zweckmäßig eine einfach oder doppelt wirkende Zweitaktmaschine, um auch hierbei möglichst hohe Leistung auf kleii stem Raume unterzubringen. Die Abgase dx r Zusatzmaschine können gegebenenfalls weiter ausgenutzt werd3n, im Bedarfsfalle z. >;.zum Heizen der Treibgase nach deren Mischung mit der kühlen Druckluft. Im allgemeinen läßt sich jedoch lediglich durch Regelung der jeweils eingeführten Kühlluftmenge die Arbcitsteinperatur der Abgase rebeln. Die den Abgasen während des Ausschubes zugeführte Kühlluft vermittelt gleichzeitig d-e erforder:iche Kühlung der Ventile. Die in den Zylindern der Brennkraftmaschine nach Beendigung des Aus.chubhubes zurückbleibend-,n restl_chen Abgase können mittels Druckluft noch in die Verbrauchsleitung gespült werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der zur Ausübung des neuen Verfahrens erforderlichen Einrichtung beispielsweise an einer Diesellokomotive schematisch-dargestellt. Dabei ist a eine Viertaktdieselmaschine, deren Zylindern die Verbrennungsluft auf 8 bis io Atm. vorverdichtet zugeführt wird, wodurch sich der Expansionsenddruck in bekannter Weise entsprechend erhöht. Nach Einführung der vorverdichteten Verbrennungsluft wird zu Ende des Verdichtungshubes der Brennstoff eingespritzt. Es erfolgt die Zündung und Verbrennung bei Beginn des Expansionshubes. zu dessen Ende die expandierten Abgase etwa den Druck besitzen, auf den die Verbrennungsluft vorverdichtet wird. Nunmehr wird das Ausschubventil geöffnet, und es beginnt der Ausschub der Abgase in die Expansionsmaschine e. Dabei wird aber auch das Drucklufteinlaßventil geöffnet, und diese Druckluft strömt, auf entsprechenden Druck verdichtet, in den Zylinder, sich mit den Abgasen mischend und deren Temperatur vermindernd. Mindestens bis zum Erreichen der inneren Totpunktstellung des Kolbens oder noch kurze Zeit darüber hinaus wird das Ausschubventil offen gehalten, so daß die Druckluft beim Erreichen der inneren Totpunktstellung des Kolbens Zeit hat, den Abgasrest noch in die Verbrauchsleitung zu spülen. Erst bei Beginn des Saughubes erfolgt der Schluß des Ausschubventils, während das Druckluftventil offen bleibt und die vorverdichtete Druckluft mit dem hohen Druck einströmt und den Zylinder füllt. Darauf folgt die Verdichtung und weiter die Wiederholung des beschriebenen Arbeitsganges.
Durch Regelung der den Abgasen während des Ausschubes zugesetzten Luftmenge läßt sich die Temperatur des Gemisches nach Bedarf leicht regeln. Die Regelung der Zusatzluftmenge kann z. B. durch früheres oder späteres oder weniger oder mehr öffnen des Druckluftventils geschehen.
Der Ausschub der Abgase durch die Kolben der Brennkraftmaschine nach Beendigung der Expansion erfolgt durch die Verbindungsleitung c unmittelbar in die Expansionsmaschine e. Zur Leistung der Mehrarbeit zur Cb--rwindung des hohen Gegendruckes (Exp.ansionsenddruckes) und zum Au.bringen des Kraftbedarfes des Verdichters b ist eine auf dieselbe Welle W arbeitende Zweitaktmaschine f zusätzlich angeordnet. Diese kann unmittelbar oder durch eine Mitnehmerkupp-Iung g mit dem aus der Viertaktmaschine und dem Verdichter b bestehenden Aggregat gekuppe_t sein.
Zur Sicherung gegen übermäßig hohe Ausschubdrücke kann in die Verbrauchsleitung noch ein Sicherheitsventil d eingeschaltet sein.

Claims

PATEN T-ANSPRilCHE: i. Verfahren zur Ausnutzung der Abgase einer Brennkraftmaschine in einer Expansionsmaschine, insbesondere für Fahrzeugantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der Brennkraftmaschine mit dem durch Vorverdichtung der Verbrennungsluft erhöhten Enddrucke unter gleichzeitiger Beimischung von Druckkühlluft gleichen oder höheren Druckes in dem Zylinder zwecks Herunterkühlung der Abgase auf das der Expansionsmaschine zuträgliche Maß unmittelbar in diese ausgeschoben werden, wobei eine Zusatzbrennkraftmaschine die dem Kraftbedarf des Drucklufterzeugers und dem hohen Gegendrucke entsprechende Mehrarbeit übernimmt, um den Betrieb aufrechtzuerhalten. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Temperatur der von der Brennkraftmaschine gelieferten Treibgase .durch Regelung der Kühl:uftmenge erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Beendigung des Ausschubhubes in den Zylindern der Brennkraftmaschine zurückbleibenden Abgase mit Hilfe der Druckkühlluft in die Verbrauchsleitung gespült werden. ¢. Einrichtung zum Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß als Zusatzbrennkraftmaschine eine einfach oder doppelt wirkende Zweitaktmaschine benutzt wird. S. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, gekennzeichnet durch eine die Treibgase für eine Expansionsmaschine (e) liefernde, mit vorverdichteter Brennluft und Druckluftspülung während des Ausschubes der Abgase arbeitende Viertaktbrennkraftmaschine mit Verdichter (b) und auf dieselbe Welle (W) wirkende Zweitaktmaschine (f).