-
Kompressorloser Zweitaktdieselmotor mit Kurbelkastenspülpumpe und
einer an den Kurbelkasten angeschlossenen Zusatzspülpumpe Bei kompressorlosen Dieselmotoren
wird das Öl ohne Zuhilfenahme von Druckluft direkt in das Zylinderinnere eingespritzt,
wobei es sich in der heißen Verbrennungsluft von selbst entzündet. Dabei wird mittels
eines Zerstäuberventils das Öl möglichst fein zerstäubt und mit großer Geschwindigkeit
in die Luft hineingejagt. Je feiner das Öl dabei zu Tröpfchen aufgelöst wird, desto
rascher und gründlicher kann die Verbrennung vor sich gehen. Dabei müssen allerdings
die feinen Öltröpfchen eine größere Durchschlagskraft - kinetische Energie - besitzen,
damit sie auch die vom Einspritzventil ferner liegenden Teile der Verbrennungsluft
erreichen. Beim Hindurchtreten durch die Luft erleidet der feine Öltropfen infolge
von Reibung eine Abnahme seiner Geschwindigkeit.
-
Bei diesen Vorgängen macht sich nun ein weitgehender Unterschied zwischen
Viertakt-und Zweitaktmaschinen bemerkbar. Bei Zweitaktmaschinen ist es oft sehr
schwer, sämtliche Abgase aus dem Zylinderinneren auszutreiben. Es bleiben noch Abgase
in der Frischluft zurück, die sich beim Kompressionshub und am Ende desselben zwischen
die'Luft lagern. Wird nun das Öl in Form feiner Tropfen in die Maschine eingespritzt,
so muß es, um bis zu den einzelnen Luftteilchen zu gelangen, die dazwischen gelagerten
Abgasreste durchdringen, wobei es durch die dadurch vermehrte Reibung so sehr an
Geschwindigkeit verliert, daß es die weiter entfernten Luftteile nicht mehr erreicht.
Die Abgasreste lagern sich dabei wie bremsende Polster zwischen die Luft. Eine ungleichförmige
Mischung von Luft und Brennstoff, eine schlechte Verbrennung und damit ein höherer
Brennstoffverbrauch sowie ein Rauchen der Maschine sind die Folge.
-
Bei Vorkammermaschinen- oder Maschinen mit unterteiltem Verbrennungsraum
zeigt sich weiterhin, daß, wenn in der Luft noch Abgase enthalten sind, die örtliche
Wärmeentwicklung durch Verbrennung keine derart hohe ist wie bei reiner Luft, so
daß damit auch die örtliche Drucksteigerung, die eine heftige Durchwirbelung der
Verbrennungsluft bzw. Verbrennungsgase hervorruft, niedriger ist und die Mischung
eine schlechtere wird. Diese örtliche Wärmeentwicklung und Drucksteigerung und die
damit zusammenhängende heftige Durchwirbelung spielt aber nicht nur bei Vorkammermaschinen,
sondern auch bei Maschinen ohne unterteilten Verbrennungsraum eine Rolle.
-
Alle diese Gründe sprechen, um eine gute Leistung und einen günstigen
Brennstoffverbrauch zu erzielen, bei kompressorlosen Zweitaktölmaschinen für eine
äußerst intensive Ausspülung des Zylinderinneren. Bei Zweitaktmaschinen tritt nunmehr
außerdem sehr leicht der mißliche Umstand ein, daß der durch die Spülkanäle durchdringende
Spülluftstrahl nicht bis an den Zylinderdeckel gelangt und Abgase
am
Zylinderdeckel und insbesondere in der Nähe des Einspritzventils zurückbleiben.
Beim Kompressionshub bleibt nun die schichtenweise Lagerung erhalten, so daß die
am Zylinderdeckel befindlichen Abgase in unmittelbare Nähe des Einspritzventils
gedrängt werden und dieses einhüllen, so daß die feinen Öltröpfchen, bevor sie mit
der Luft in Berührung kommen, erst die die Düse umlagernden Abgase durchdringen
müssen und dabei an Durchschlagswucht wesentlich einbüßen. Bei Vorkammermaschinen
tritt der Fall ein, daß die am Zylinderdeckel sich lagernden Abgase in die Vorkammer
gelangen und diese in der Hauptsache - mit Abgasen angefüllt ist, so daß beim eintretenden
Ölstrahl in der Vorkammer keine genügende Vorverbrennung und damit keine genügende
Drucksteigerung eintritt, um den Brennstoff in das übrige Zylinderinnere hineinzujagen.
-
Bei der Zweitaktmaschine mit Kurbelkastenspülpumpe genügt nun die
Spülluftmenge und Spüldruckluft nicht, um mit Sicherheit den in den Zylinder eindringenden
Frischluftstrahl bis an den Zylinderdeckel und das Einspritzventil gelangen zu lassen.
Der Spülluftdruck ist durch die großen toten Räume im Kurbelkasten zu nieder.
-
Hier setzt die Erfindung ein. Sie benutzt zunächst die an sich bekannte
Anordnung einer einzigen Spülpumpe, die an dem Kurbelraum des Arbeitszylinders angeschlossen
ist, besteht aber weiterhin in einer derartigen Gestaltung des Spülkanals, daß die
von der Unterseite des Arbeitszylinders und von der Zusatzpumpe geförderte Luft
auf dem kürzesten Wege in der Richtung auf die Einspritzdüse in den Arbeitszylinder
strömt. Es wird also die Luft weder durch Ablenker am Kolben noch durch rechtwinklige
Abbiegung der Spülkanäle gebrochen, und indem sie unmittelbar auf das Einspritzventil
zu gerichtet wird, befreit sie dessen Mündung von den Abgasen, so daß die Einspritzdüse
reichlich mit Frischluft umlagert ist. Dabei kann das eingespritzte vernebelte Öl
sofort mit Sauerstoff in Berührung gelangen, Durch den erhöhten Spülluftdruck und
die geradlinigen Spülkanäle, die nur einen geringen Durchflußwiderstand gegenüber
gekrümmten Spülkanälen und gegenüber einem Ablenker am Kolben besitzen, hat die
eindringende Spülluft die genügende Strahlenergie, um tatsächlich an den Zylinderdeckel
zu gelangen. Dieser Umstand hat außerdem deshalb noch besondere Bedeutung, weil
bei Dieselmotoren der Hub im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser wesentlich größer
gehalten wird als bei den übrigen Verbrennungskraftmaschinen.
-
In der Abb. i ist ein senkrechter Mittelschnitt durch den Motor ersichtlich;
a ist der Arbeitszylinder, b der Arbeitskolben, c der Kurbelkasten, e der Zylinder,
f der Kolben der Zusatzpumpe, m das Einspritzventil. Der Spülkanal
i
führt die Spülluft in direkten ungebrochenen Strahlen h gegen den Zylinderdeckel
und das Einspritzventil in und treibt die Abgase nach unten durch den Auspuff ins
Freie.
-
Der Arbeitsvorgang im Kurbelkästen ist der folgende: Geht der Kolben
b nach oben, so saugt er mittels der Saugklappe g Luft an, geht er nach unten, so
verdichtet er die Luft im Kurbelkasten, so daß, wenn der Kolben den Spülkanal i
freigibt, die Luft gegen den Zylinderdeckel und das Einspritzventil strömt. Im gleichen
Sinne wie der Arbeitskolben wirkt auch der Kolben f der Zusatzpumpe. Er geht zum
großen Teil gleichzeitig mit dem Arbeitskolben nach außen und erhöht somit die in
dem Kurbelkasten durch die Saugklappen angesaugte Luftmenge. Ebenso geht mit dem
Arbeitskolben auch der Kolben der Zusatzpumpe während des größten Teiles seines
Hubes wieder nach innen, und beide bewirken so gemeinsam ein Verdichten der Luft
im Kurbelkasten. Auf diese Weise tritt beim gleichzeitigen Einwärtsgang der beiden
Kolben ein erhöhter Druck im Kurbelkasten ein, so daß der Spülluftstrahl mit großer
Geschwindigkeit durch den geradlinigen Kanal i dringt, den Zylinderdeckel auch tatsächlich
erreicht und ihn samt dem Einspritzventil von den Abgasen reinigt und diese nach
unten drängt.
-
Die Anordnung der Zusatzpumpe ist im Ausführungsbeispiel nun so gedacht,
daß sie je nachdem an den Kurbelkasten einer normalen Serienmaschine angeschlossen
oder weggelassen werden kann und die normale Serienmaschine mit einem runden Flansch
und Ansatz zu einer Zusatzpumpe ausgebildet ist. Gleichzeitig ist noch ein Auge
im Pleuelstangenfuß oder eine sonstige Vorrichtung am Kurbelkasten angebracht, so
daß ohne weiteres auch nachträglich, wenn die Maschine sich schon beim Abnehmer
im Betriebe befindet, noch die Zusatzpumpe angeschraubt und der Kolben mittels einer
leichten Pleuelstange aasgelenkt werden kann.
-
Inder Abb. 2 sind die nutzbaren Spülvolumen sowohl für den Arbeitskolben
allein als auch für beide Kolben zusammen angegeben und die resultierende Pumpenwirkung
beider Kolben in einer Drehrichtung im Sinne des Uhrzeigers dargestellt, bei der
eine wesentliche Verbesserung durch die Leistung der Spülpumpe erzielt wird. Das
resultierende Spülvolumen V2 der beiden Kolben zusammen ist in diesem Ausführungsbeispiel
etwa 2,gmal so groß wie. das Spülvolumen Vl des Arbeitskolbens allein. Die Luft
tritt also mit mehr als verdoppelter Energie aus den Spülschlitzen aus und gelangt
wirklich in genügender Menge an die Eintrittsstelle des Brennstoffes, worauf die
vorher geschilderten bedeutenden Wirkungen der Erfindung zurückzuführen sind.