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Flugmotor mit Ladegebläse Eine der Hauptentwicklungsrichtungen im
Flugmotorenbau geht dahin, die Leistung der Motoren zu steigern, ohne dabei das
Leistungsgewicht über Gebühr zu erhöhen, oder mit anderen Worten, die verfügbare
Nutzleistung an die Grenze des technisch Möglichen zu bringen.
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Aus diesem Grund und gleichzeitig auch, um die Leistung des Motors,
die bekanntlich bei selbstansaugenden Brennkraftmaschinen mit Abnahme des Einheitsgewichtes
der angesaugten Luft bei zunehmender Flughöhe infolge Abnahme des Gemischheizwertes,
Sinken des Füllungsgrades, Verschlechterung des mechanischen Wirkungsgrades und
anderer Ursachen abnimmt, ist man gegenwärtig fast ausschließlich zur Ausrüstung
der Motoren mit überladegebl,äse übergegangen.
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Tatsache ist nun, daß man augenblicklich im Verlaufe der weiteren
Entwicklung an der nach den heutigen technischen Erkenntnissen erreichbaren Grenze
der Leistungsfähigkeit dieser Motoren, insbesondere aber derjenigen mit Luftkühlung,
steht, da besonders im letzteren Falle die Wärmebelastbarkeit der Zylinder nahezu
bis zum äußersten ausgenutzt ist.
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Dazu kommen noch Schwierigkeiten anderer Art, die sich einer weiteren
Leistungssteigerung auf dem bisher beschrittenen Weg entgegenstellen, und zwar sind
dies vor allem Regelschwierigkeiten zwischen Motor und Gebläse und nicht zuletzt
Anlaßschwierigleiten.
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Das Gebläse selbst, dem, wie bereits erörtert, eine zweifache Aufgabe
zufällt, muß, um der einen von diesen, nämlich der der Leistungsgleichhaltung gerecht
zu werden, in dem Einlaßsystem des Motors bis zur Gleichdruckhöhe die gleichen Verhältnisse,
wie am' Boden, aufrechterhalten. Da die Leistung des Motors bekanntlich mit hinreichender
Genauigkeit dem Einheitsgewicht des Gemisches in der Saugleitung des Motors unmittelbar
verhältig ist, geschieht dies dadurch, daß das zur Aufrechterhaltung der Bodenleistung
des Motors bis zur Gleichdruckhöhe dienende Gebläse in dem einen Falle das Einheitsgewicht
des Gemisches vom Boden bis zur Volldruckhöhe gleichhält, oder aber dadurch, daß
es im . anderen Falle den Bodenluftzustand vor der Drosselklappe des Vergasers aufrechterhält.
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Da in den meisten Fällen aus Gründen der Betriebssicherheit und infolge
anderer hier nicht näher zu erläuternder Ursachen einstufige Gebläse mit festem
Druckverhältnis verwendet werden, die von der Kurbelwelle des Motors über eine zur
Fernhaltung allzu großer Beschleunigungskräfte dienende Rutschkupplung, unter Zwischenschaltung
eines Übersetzungsgetriebes, angetrieben werden, und da ferner beim Motor aus verschiedenen
betriebstechnischen Gründen, insbesondere aber aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
im Betrieb,
eine derartige Regelung angestrebt und durchgeführt
wird, daß eine bestimmte Drehzahl ° beibehalten wird, muß die Druckstufe des Gebläses
so bemessen sein, daß in der Gleichdruckhöhe im Saugrohr der einer gewünschten Leistung
entsprechende Bodenluftzustand hergestellt wird. -Zu diesem Behufe muß durch in
Übereinstimmung mit dem mit zunehmender Flughöhe abnehmenden Einheitsgewicht der
Außenluft erfolgende -Drosselung im Falle eines Druckvergasers in der Einlaßleitung
des Gebläses und im Falle eines Saugvergasers vor der Vergaserdrosselklappe der
einer bestimmten Leistung in der Volldruckliöhe` entsprechende Luftzustand hergestellt
werden.
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Gleichgelagert sind die Verhältnisse auch bei Leichtöleinspritzmotoren,
bei denen es sich zur Gleichhaltung der Leistung ebenfalls darum handelt, in der
Ladeleitung des Motors den Bodenluftzustand bis zur Gleichdruckhöhe aufrechtzuerhalten,
was auch hier bei Verwendung eines einstufigen Gebläses durch veränderliche Drosselung
an zweckentsprechender Stelle der Ladeleitung bzw. in der Einlaßleitung des Gehäuses
erreicht wird.
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Die unerwünschten und unvermeidlichen Nachteile dieser bewährten Bauweise
sind jedoch die, daß in jedem Falle zum Antrieb des Gebläses aus dem Motor die volle
nicht unerhebliche Gebläseleistung entnommen wird, die je nach Flughöhe mehr oder
weniger durch Drosselung vernichtet wird; was eine Leistungsverschwendung von erheblichem
Ausmaße bedeutet.
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-Zur Vermeidung dieser Nachteile sind bereits verschiedene Wege eingeschlagen
worden, so wurde u. a. vorgeschlagen, mehrstufige Gebläse mit zuschaltbaren Stufen
zu verwenden. Diese Bauart stößt aber auf beträchtliche Schwierigkeiten baulicher
Art, die zum Großteil darauf beruhen, daß die beim Zuschalten des Gebläses auftretenden
großen Beschleunigungskräfte nur sehr schwer beherrschbar sind.
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Das gleiche Ziel erstrebt. der Einbau eines stufenlosen Getriebes
zwischen Motor und Gebläse, ,vas an sich eine vollkommene Lösung der Gebläseregelung
insofern darstellt, als hierdurch ermöglicht wird, die Drehzahl des Gebläses unabhängig
von der Motordrehzahl zu regeln, wodurch jeweils nur derjenige Teil des größten
Druckgefälles des Gebläses ausgenützt werden kann, der augenblicklich zur Leistungsgleichhaltung
erforderlich ist. Hand in Hand ginge in diesem Falle auch eine Regelung der Leistungsentnahme
aus dein Motor, die den tatsächlichen Verhältnissen angepaßt wäre, da auf diese
Weise der Leistungsaufwand für das Gebläse zur Aufrechterhaltung der Motorleistung
bei verschiedener Flughöhe so bemessen werden kann, daß er nicht größer ist als
es die tatsächlichen Verhältnisse erfordern.
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Gegen die Verwendung derartiger Getriebe zum Antrieb des Gebläses
sprechen jedoch gewichtige Gründe, von denen als schwerwiegendster die noch verhältnismäßig
geringe Betriebssicherheit derartiger Getriebe hervorzuheben ist. Weiteres erfüllt
aber die Verwendung eines stufenlosen Getriebes zum Gebläseantrieb, auch wenn es
unter Voraussetzung seiner Betriebssicherheit die Gebläseregelung verbessert, d.
h. einen hinsichtlich des Leistungsverbrauches wirtschaftlicheren Antrieb des Gebläses
ermöglicht, nicht die Forderung einer Leistungserhöhung des Motors im allgemeinen,
da auch bei dieser Bauweise gerade dort, wo eine höhere Leistung wünschenswert ist,
nämlich in größeren Flughöhen, dem Motor ein nicht unerheblicher Leistungsanteil
für das Gebläse entnommen wird.
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Da nun aber andererseits für den neuzeitlichen Schnellflugverkehr
und andere Sonderzwecke in großer Flughöhe große Motorleistung gefordert und angestrebt
wird, kommt auch diese Lösung den gegenwärtigen Bauzielen nicht nahe.
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Zur Abhilfe ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, getrennt
von der Brennkraftmaschine einen lediglich mir zum Antrieb des Gebläses und gegebenenfalls
anderer Hilfsmaschinen dienenden Hilfsmotor anzuordnen, um den Hauptmotor von der
für das Gebläse und etwaiger anderer Nebengeräte erforderlichen Leistung zu entlasten.
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Dieser Hilfsmotor kann dann vorteilhaft auch noch über ein einrückbares
Untersetzungsgetriebe zum Anlassen des Hauptmotors verwendet werden.
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Auf diese Weise gelingt es, ohne nennenswerte Erhöhung des Leistungsgewichtes,
die Nutzleistung der Gesamtanlage um ein Beträchtliches zu erhöhen, da am Hauptmotor
zusätzlich die sonst für die Nebengeräte aufgebrauchte Leistung zur Verfügung steht.
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Außerdem sind solcherart auch noch die Regelschwierigkeiten für den
Antrieb des Gebläses ausgeräumt, denn durch den gesonderten Antrieb des Gebläses
wird eine außerordentlich einfache und einwandfreie Regelbarkeit des Gebläses gewährleistet,
die durch einfache Drosselregelung des Hilfsmotors erfolgt und die die gleichen
Vorteile aufweist, wie sie durch betriebssichere, stufenlose Getriebe zum Antrieb
des Gebläses erreicht werden können.
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Nicht beseitigt sind durch dieseAnordnung jedoch die Schwierigkeiten
beim Anlassen von Motoren .großer Leistung, insbesondere bei niedrigen Temperaturen,
die erfahrungsgemäß sehr groß sind und bei luftgekühlten
Motoren
nur unter Heranziehung besonderer Heizvorrichtungen und bei flüssigkeitsgekühlten
Motoren durch Einfüllen heißen Kühlmittels und Öles bewältigt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei Brennkraftmaschinen
mit Überladegebläse, bei denen ein Hilfsmotor für den Antrieb des Gebläses und etwaiger
anderer Nebengeräte vorgesehen ist, die Anordnungen so zu treffen, daß nicht nur
die Vorteile des gesonderten Antriebes der Hilfsgeräte ausgenützt, sondern auch
die noch vorhandenen. Anlaßschwierigkeiten vermieden werden.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß der Hilfsmotor unmittelbar
an dem Hauptmotor angeflanscht wird, wobei das Triebwerk des Hilfsmotors mit dem
Triebwerk des Hauptmotors über eine einrückbare Kupplung in Verbindung gesetzt und
der Ölkreislauf des Hauptmotors mit dem des Hilfsmotors durch eine abschaltbare
Leitung verbunden wird.
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Daß hierdurch alle bisherigenAnlaßschwierigkeiten, die besonders bei
luftgekühlten Motoren aufgetreten sind, aus dem Weg geräumt sind, ist ohne weiteres
verständlich, wenn man sich vor Augen hält, wie das Anlassen bei dem erfindungsgemäßen
Motor vor sich geht. Bei ausgerückter Kupplung wird nämlich zuerst der Hilfsmotor
angelassen, wofür eine leichte Kraftwagenbatterie und ein ebensolcher Anlasser genügt.
Wenn der Hilfsmotor warmgelaufen ist, wird ein in der Verbindungslr-itung zwischen
dem Ölungssystem des Hilfs- und des Hauptmotors befindliches Ventil geöffnet, worauf
von der Ölpumpe des kleinen Motors das inzwischen angewärmte Öl durch das Ölleitungssystem
des Hauptmotors hindurchgedrückt und wieder in den Ölsumpf des kleinen Motors zurückgesaugt
wird. Zu der dadurch dem Hauptmotor zugeführten Wärme kommt noch die durch die erfindungsgemäße
unmittelbare Anflanschung des Hilfsmotors an den Hauptmotor auf den letzteren übertragene
Wärmemenge, die eine weitere Aufheizung bewirkt.
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Sobald im Hauptmotor auf diese Weise genügend Wärme aufgespeichert
ist, bedarf es nach Abschaltung des Ölventiles nur des Einrückens der Kupplung zwischen
dem Triebwerk des Hilfsmotors und dem des Hauptmotors, worauf der Hauptmotor durch
den Hilfsmotor angeworfen wird. Nach dem Anspringen des Hauptmotors wird die Kupplung
wiederum ausgerückt und beide Motoren arbeiten dann unabhängig voneinander weiter.
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Um das Anlassen insbesondere von luftgekühlten Motoren noch weitgehender
zu erleichtern, kann gemäß der Erfindung noch ein abschaltbares, gleichfalls von
dem am Hauptmotor angeflanschten Hilfsmotor angetriebenes Kühlluftgebläse vorgesehen
werden, das einen Luftstrom erzeugt, der nach durch geeignete Leitmittel hervorgerufener
Umspülung des Hilfsmotors den Zylindern des Hauptmotors zugeführt wird. Auf diese
Weise werden die Zylinderlaufflächen des Hauptmotors, die vor dem Anlassen der stärksten
Aufheizung bedürfen, zusätzlich zu der Heizung durch das angewärmte Öl und der durch
die unmittelbare Anflanschung des Hilfsmotors übertragenen Wärme durch die vom Kühlgebläse
geförderte und vom Hilfsmotor erhitzte Luft aufgeheizt, wodurch ein zuverlässiges
Anspringen des Motors auch bei sehr niedrigen Temperaturen gewährleistet wird.
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In der Zeichnung ist.der Erfindungsgedanke in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar ist hier ein luftgekühlter Motor mit sternförmig angeordneten
Zylindern vorgesehen, bei dem der Hilfsmotor als Motor mit gleicher Zylinderanordnung
ausgebildet ist, dessen Zylinder mit den Zylindern des Hauptmotors in Lücke stehen.
Das vorstehend erwähnte, gemäß der Erfindung gegebenenfalls vorzusehende Kühlluftgebläse
ist aus Gründen der einfacheren Darstellung weggelassen.
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An das Kurbelgehäuse des Hauptmotors i ist unmittelbar das Motorgehäuse
des Hilfsmotors 2 angeflanscht, wobei die Kurbelwellen q. und 5 der beiden Motoren
gleichachsig gelagert sind. In dein rückwärtigen Lagerzapfen 8 der Kurbelwelle q.
des Hauptmotors ist eine kurze Übertragungswelle 7 gelagert, auf der ein Teil der
Kupplungsscheiben einer Mehrscheibenkupplung 6, deren anderer Teil in Längsnuten
in einer Bohrung des Lagerzapfens 8 der Kurbelwelle q. des Hauptmotors i eingreift,
undrehbar, aber längs verschieblich geführt ist. Auf dem Kupplungsscheibenpaket
ruht ein Druckkolben 13, der zum Einrücken der Kupplung dient.
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Das andere Ende der Übertragungswelle 7 ist in dem vorderen Lagerzapfen
9 der Kurbelwelle 5 des Hilfsmotors 2 gelagert, Lind der Antrieb der Welle 7 erfolgt
durch den Hilfsmotor 2 unter Zwischenschaltung eines übersetzungsgetriebes io.
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Der Hilfsmotor 2 treibt das Gebläserad 3 an, das im besonderen Falle
des dargestellten Ausführungsbeispieles Gemisch aus dem Vergaser 14 ansaugt und
über Ladeleitungen 2 den Zylindern des Hauptmotors i zudrückt. Der an den Hauptmotor
i angeflanschte Hilfsmotor 2 entnimmt das brennende Gemisch einem besonderen Vergaser
15.
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Der Ölkreislauf 16 des Hilfsmotors 2 mit der Ölpumpe 17 steht durch
eine Leitung i i mit dem Ölleitungssystem 18 mit Ölpumpe i9 des Hauptmotors i in
Verbindung. In diese Leitung ist ein Regelkörper eingebaut, der es
gestattet,
die beiden Leitungssysteme beliebig miteinander in Verbindung zu setzen oder beide
gegenseitig abzuschalten.
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Von dem Ölleitungssystem 16 des Hilfsmotors 2 ist eine Druckölleitung
21 abgezweigt, die C51 über zweckentsprechend angeordnete Bohrungen der Druckseite
des Kolbens 13 zuführt. Wird das in dieser Abzweigleitung 21 eingeschlossene Ventil
12 geöffnet, so wird der Kolben 13 durch das zufließende Drucköl aus dem Ölkreislauf
io des Hilfsmotors 2 an die Scheiben der Kupplung 6 gedrückt, wodurch das Triebwerk
des Hilfsmotors 2 zum- Zwecke des Anlassens mit dem Triebwerk des Häuptmotors i
kraftschlüssig gekuppelt wird.