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Viertakt- Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine,
die entweder mit Gas allein oder auch wahlweise mit Gas oder flüssigem Brennstoff
im Dieselverfahrenbetrieben wird. Bei ,diesen Maschinen wird "das angesaugte Gas-Luft
Gemdsch genau so wie bei Dieselmaschi.nen hoch verdichtet und durch die @Terdichtungstemperatur
entweder selbst, durch die zusätzliche Einspritzung einer gexingen Menge Zün-db
ennstoff oder in anderer Weise entzündet. Es hat sich bei derartigen :Maschinen
gezeigt, @daß sowohl beim Umsteuern der mit .Gas betriebenen Maschine als auch bei
der Umsch altung von Gasbetrieb auf Betrieb mit flüssigem Brennstoff infolge des
in der Gaszuleitung sowie m Zylinder verbleibenden Frischgases Knaller und unter
Umständen dadurch hervorgerufene größere Störungen und Beschädigungen der Brennkraftmaschine
eintreten. Besonders bei umsteuerbaren Diesel-Gasmaschinen, bei denen zum Zwecke
der Änderung der Drehrichtung !die Gaszufuhr vorübergehend abgestellt wird, können
diese Störungen durch selbstzündende Frischgasreste auftreten.
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Zur Behebung dieses Nachteils ist erfindungsgemäß am Arbeitszylinder
der Brennkraftmaschine ein Gasentleerungsventil angeordnet, das beim Abstellen der
Gaszufuhr geöffnet wird und das noch vorhandene Frischgas aus dem Zylinder und der
Gaszuleitung ins-Frei-e austreten läßt. Der Kolben drückt das aus der Zuleitung
angesaugte Frischgas auch während des Verdichtungshubes aus dem Zylinder ins Freie,
so daß keine wesentliche Verdichtung eintreten kann und eine Selbstzündung des Frischgases
ausgeschlossen ist.
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Es ist zwar bei Otto-Motoren bekannt, in ,der -Auspuffleitung ein
Entleerungsventil anzuorden, das bei abgestellter Zündung geöffnet wird, um Frischgasansammlungen
in der Auspuffleitung und dadurch evtl. entstehende Explosionen zu vermeiden. Dieses
Entleerungsventil in der Auspuffleitung eines
Otto-Motors hat praktisch
keinerlei Bedeutung erlangt, denn die beim Auslaufen des :Motors sich in der Auspuffleitung
ansaniinelnde Brennstoffmenge ist im Verhältnis zum Inhalt der Auspuffleitung einschließlich
des -\.uspufftopfes viel zu gering, um zur Entzündung zu gelangen. Ein Vollpumpen
der Auspuffleitung mit unverbranntem Gemisch kann also nur bei längerem Durchdrehen
des Motors und Aussetzen der Zündung entstehen, wie es z. B. beim Anlassen des Motors
mit Hilfe eines Elektromotors oft der Fall ist. Da aber beim Anlassen die Zündung
selbstverständl=ich nicht abgestellt ist, ist auch das .Entleerungsventil in der
Auspuffleitung nicht geöffnet.
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Ganz anders dagegen liegt der Fall hei dem Entleerungsventil bei einem
Gas-Diesel-Motor entsprechend der Erfindung. Hier besteht insbesondere bei ,umsteuerbaren
Maschinen eine wirkliche Gefahr für den Motor, und zwar nicht nur in sehr selten
eintretenden Fällen, unter der Voraussetzung ganz bestimmter Bedingungen, sondern
im Regelfalle. Betrachtet man die Vorgänge im Zylinder bei umsteuerbaren Gas-Diesel-Motoren
näher, dann ergibt sich folgendes: Infolge der hohen Verdichtung im Gas-Diesel-Verfahren
auf 3o bis 35 atü betragen die Zünddrücke an sich schon ein Vielfaches der Zünddrücke
bei einem Otto-Motor mit Verdichtung von 3 bis 8 atü. Soll nun ein mit Gas-Luft-Geniischbetriebener
Gas--Diesel-Motor umgesteuert werden, d. h. auf entgegemgesetzte Drehrichtung gebracht
werden, ,vie es beispielsweise bei Schiffsmaschinen üblich ist, dann muß der Motor
zunächst zum Stillstand kommen. Dies wird erreicht durch die Abstellung der zur
Zündung des Gases erforderlichen Zündöleinspritzung. Während des Auslaufens saugt
der K=olben Gas-Luft-Gemisch weiterhin an, das infolge der Abschaltung der Ziindöl@eitispritzung
nicht mehr verbrannt wird. Ist der Motor zum Stillstand gekommen und umgesteuert,
dann muß er wieder in entgegengesetzter Richtung angelassen werden. Dies geschieht
wie bei den Dieselmaschinen mittels Druckluft. Es wird also zusätzlich zu dem itn
Zylinder bereits vorhandenen Gas-Luft-Gemisch Druckluft hinzugegeben, und es entsteht
infolge des geänderten Mischungsverhältnisses zwischen Gas und Luft ein Geinisch,
das unter Umständen je nach der Art des verdichteten Gases schon infolge der Verdichtung
zur vorzeitigen Selbstzündung gelangt. Diese frühen Selbstzündungen sind aber insbesondere
bei den niedrigen Drehzahlen während des Aaslassens außerordentlich gefäh.rl;ich
für das Triebwerk der Maschine und können leicht z.ti Schaden und Zerstörungen am
Motor führen. Eine weitere Gefahr-besteht darin. daß bei Frühzündungen die Flamme
in die geöffnete Anlaßdruckluftleitung schlägt und hier ebenfalls zu gefährlichen
Explosionen Anlaß geben kann. Aus diesen Gründen hat man bisher vermieden, eine
Gas-Dieselmaschine beim Umsteuern wieder mit Gas anzufahren, sondern sie immer als
reine Dieselmaschine durch zusätzliche Einspritzung von flüssigem Brennstoff in
Betrieb gesetzt. Aber auch hier ist die Gefahr des Überschlagens einer durch unverbranntes
G jas im Zylinder hervorgerufenen Frühzündung in die Anlaßluftleitung nicht ausgeschlossen,
wenn auch geringer. Außerdem tritt auch in diesem Falle eine Überbeanspruchung des
Triebwerkes ein.
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Diese Übelstände, die für den Betrieb eines Gas-Diesel-Motors von
lebenswichtiger Bedeutung sind. werden vermieden. wenn man am Brennraum der Arbeitszvlinder
ein Gasentleerungsventil entsprechend der Erfindung anordnet. Es wird damit überhaupt
erst die Möglichkeit geschaffen, eine Gas-Dieselinaschine in einfacher Weise umsteuern
zu können.
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In der Zeichnung ist ein Ausfülirungsbeispiel der Erfin=dung in einem
Längsschnitt durch den oberen Teil eines Brennkraftinaschinenzyl.inders dargestellt.
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Die Zeichnung zeigt die Zylinderbüchse i, den Zylindermantel 2, den
KOIben 3 und den Zylinderdeckel. mit dem Einlaßventil 5 und der Zufuhrleitung 6
:für -das Gas-Luft-Gemisch. Bei Wechselmotoren, die wahlweise finit gasförmigem
oder flüssigem Brennstoff im Dieselverfahren betrieben werden, ist noch ein nicht
dargestelltes Umschaltorgan in der Leitung 6 angeordnet, das d;ie Gaszufuhr absperrt
und d=ie Leitung 6 unmittelbar mit der Außenluft verbindet oder unigekehrt, je naclidein
die Maschine bei Gasbetrieb Gas-Luft-Gemisch oder bei Betrieb mit flüssige=n Brennstoff
reine Luft ansaugt. Das für die Einspritzung des flüssigen Brennstoffes erforderliche
Einspritzventil und (las Auslaßventil sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht
dargestellt. Das Einlaßventil 5 wird in bekannter Weise mechanisch gesteuert. Im
Zylinderdeckel .I ist nun noch eine weitere Ventilkanone vorgesehen, deren Innenrauen
; finit dem Brennraum 8 in Verbindung stellt. Die Verbindungsöffnung schließt ein
mit einer Feder g belastetes Ventil io ab. Der Ventilschaft i i ist durch den Abschl.ußdeckeI
12 hindurchgeführt und trägt an seinem Ende einen kleinen Kolben 13, der
in einem nach außen dichten Zylinder 1:I gleitet. In diesen Zylinder 1q. mündet
unterhalb des Kolbens i= eine Luftleitung 15, die mittels des Schaltorga-ns 16 mit
der Druckluftleitung 17 oder
mit der %ins Freie führenden
Ableitung 18 in Verbindung gebracht werden kann. Das Umschaltorgan 16 steht zweckmäßig
mit der Schaltvorrichtung für die Umschaltung der Brennkraftmaschine von flüssigen
auf gasförmigen Brennstoff bzw. mit dem Abstellhebel der Brennkraftmasch.ine in
Verbindung. Der Innenraum 7 der Ventilkanone oberhalb des Ventilsitzes ist mit einer
ins Freie fÜhrenden Entlererungsleitung i9 verbunden. Die @,Steuerung (des Gasentleerungsz
entils kann natürlich auch statt der gezeichneten pneumatischen mechanisch oder
hydraulisch-sein, Die Wirkungsweise des Gasentleerungsv entils ist beispielsweise
beider Umschaltung von Gas- auf Ölbetrieb folgende: Wird die Brennkraftmaschine
vom Gasbetrieb auf Betrieb mit flüssigem Brennstoff umgeschaltet, so wird gleichzeitig
das Organ 16 so. gestellt, daß die Leitung 15 mit oder Druckluftleitung 17 in Verbindung
steht und Druckluft unter den Kolben 13 in den Zylinder 14 eintritt. Diese hebt
entgegen der Schl)iießkraft der Feder 9 -das Gasentleenungsventil io an, so daß
der während des Auslaufs der Maschine aufwärts gehende Kolben 3 das im Brennraum
vorhandene nicht verbrannte Frischgas (durch die Ventilöffnung in den Innenraum
7 .der Ventilkanone und von dort über die Leitung i9 ins Freie drückt. Beim Abwärtsgang
saugt der Kolb endurch das geöffnete Einlaßventil Aden Frischgasrest, der sich noch
in der Zuführungsleitung 6 befindet, in den Arbeitszylinder ein und drückt ihn beim
nächsten Aufwärtsgan=g über das Gasentleerungsventil ins Freie. Nach ,einigen wenigen
Kolbenhüben ist das restliche Frischgas aus dem Zylinder un=d ider Zuleitung entfernt,
so d-aß bei dem anschließenden Betrieb mit flüssigem Brennstoff eine Selbstzündung
von Gasresten nicht eintreten kann. Bevor der Betrieb mit flüssigem Brennstoff einsetzt,
wird durch eine entsprechende Schaltung des Organs 16 der Zylinder 14 über die Leitung
15 mit der ins Freie führenden Ableitung i8 verbunden, so daß die Druckluft entweichen
kann und die Feder 9 das Ventil io auf seinen Sitz drückt. Bei umsteuerbaren Diesel-Gasmaschinen
ist der Vorgang genau der gleiche. Das Urnschaltargan 16 ist hier mit dem Abstellhebel
der Brennkraftmaschine derart verbunden, ,daß in der Abstellstellung wieder die
Druckluft :aus der Leitung 17 das Ventil io anhebt und die restlichen Frischgase
aus dem Zylinder gefahrlos entfernt werden. Nachdem die Maschine nahezu zum Stillstand
gekommen ist und der Abstellhebel wieder in Anfahrstellung gelegt wird, verbindet
dabei ,das gekuppelte Umschaltorgan 16 die Leitung 15 und Aden Zylinder i-. mit
der ins Freie führenden Ableitung 18, so,daß die Druckluft unter dem Zylinder 13
entweichen kann und die Feder 9 das Gasentleerungsventil auf seinen Sitz drückt.