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. Petroleumitiraftmaschille.
Bei den gebräuchlichen Petroleumkraftmaschinen erfolgt die Vergasung des Petroleums im all- gemeinen dadurch, dass es in eine Verbrennungskammer mittels einer Pumpe eingeblasen wird. Dieses Einblasen kann entweder am Ende des Kompressionshubes oder in einem bestimmten Zeitpunkt während des Einlasshubes stattfinden.
Im erstgenannten Falle kann sich die Vergasung des Petroleums nur bei einer verhältnismässig hohen Temperatur vollziehen. Dieses System erfordert eine besondere Anlassvorrichtung und das Petroleum kann zur Speisung der Kraftmaschine erst verwendet werden, sobald derVerbrennungsraum eine für die Vergasung des Petroleums genügend hohe Temperatur besitzt.
Im andern Falle verzögert man die Öffnung des Einlassventils und die Luftverdünnung, die durch Entfernung des Kolbens vom Boden des Zylinders entsteht, erleichtert die Verdampfung des Petroleums.
Die Vorrichtung beruht auf der Nutzbarmachung eines bekannten physikalischen Gesetzes, dass nämlich jede Flüssigkeit im Vakuum augenblicklich verdampft. Da aber das in dieser Weise hergestellte Vakuum sehr unvollständig ist, erfolgt die Verdampfung nur schwer, so dass die Maschine einen schlechtenWirkungsgrad und einen sehr hohen Brennstoffverbrauch besitzt.
Gemäss der Erfindung sollen die Nachteile dieser beiden bekannten Systeme beseitigt werden.
Bei der Petroleumkraftmaschine gemäss der Erfindung erfolgt die Verdampfung des Petroleums oder anderer relativ schwer verdampfbarer Brennstoffe in einem praktisch vollkommenen Vakuum u. zw. in einer besonderen Verdampfungskammer, die von dem Verbrennungsraum getrennt ist.
Die Verdampfungskammer kann einen Teil des Arbeitszylinders bilden, kann aber auch ausserhalb desselben angeordnet sein. Im ersteren Falle kann die Verdampfungskammer durch den unteren Teil des Arbeitszylinders gebildet werden, der gegen unten mittels eines Geradführungsstückes abgeschlossen ist, das einen Durchlass für die Kolbenstange besitzt. Der Kolben ist derart ausgebildet, dass er sh h in seinem unteren Totpunkte an dies Geradführungsstück möglichst vollkommen anschmiegt. Der schädliche Raum ist also auf ein Minimum reduziert und wenn der Kolben zu seinem oberen Totpunkte galangt, ist das Vakuum in der Verdampfungskammer praktisch vollkommen.
In diesem Augenblick wird das aus der kalibrierten Düse austretendePetroleum in die Verdampfungskammer eingesaugt und infolge des Vakuums augenblicklich verdampft. Die Verdampfungskammer enthält in diesem Zeitpunkt ein Gemisch von Luft (die gleichzeitig in geringer Menge mit dem Petroleum angesaugt wird/und von Petroleumdampf.
Sobald der Kolben nahe seinem oberenTotpunkt steht, wird die Verdampfungskammer mit dem Verbrennungsraum in Verbindung gebracht, das von dem Kolben verdichtete Gasgemisch gelangt in den Verbrennungsraum und wird dort mit einer weiteren Luftmenge gemischt, die in bekannter Weise durch ein Einlassventil angesaugt ist.
Im zweiten Falle, wenn nämlich die Verdampfungskammer ausserhalb des Arbeitszylinders angeordnet ist, besitzt sie einen eigenen Kolben, der in bekannter Weise von der Maschine oder von einem Teile der Maschine angetrieben werden kann und der das Vakuum in der Verdampfungskammer herstellt.
Die Zeichnungen stellen beispielsweise mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform, die Fig. 3, 4 und 5 verschiedene andere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, sämtlich im Schnitt.
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In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den Zylinder mit einem Einlassventil 2 und einem Auspuffventil 3 ; der Kolben ist mit 4 bezeichnet. Die Geradführung 8 ist, wie in der Zeichnung dargestellt, in dem Zylinder zentrisch angeordnet und führt die Kolbenstange 5, die mit der Schubstange 7 verbunden ist. Das andere Ende der Schubstange 7 ist mit dem Kurbelzapfen 6 der Maschine in Verbindung.
An dem Zylinder ist seitlich ein Drehschieber 11 in einer Hülse 10 angebracht, dessen Triebwelle 12 durch ein Getriebe oder eine Kette mit der halben Geschwindigkeit der Maschine getrieben wird. Die Antriebsvorrichtung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Im unteren Teile besitzt der Zylinder eine Öffnung 23, mittels der die Verdampfungskammer a mit dem Verbrennungsraum b durch einen der Kanäle 14 oder 15 von gleicher Ausbildung im Drehschieber 11 und durch die Öffnung 20, die in die Zylinderwand eingeschnitten ist, in Verbindung gesetzt werden kann.
An dem Zylinder ist ferner seitlich die Brennstoffzufuhrvorrichtung angebracht, die die Düse 19 und die Öffnung 18 für den Eintritt der zur Einführung des Petroleums in die Verdampfungskammer dienenden Luft enthält. Der Spiegel des Petroleums in der Düse wird'mittels eines Schwimmers oder auf eine andere bekannte Weise gleichbleibend gehalten. Die Luftzufuhr und die Petroleumzufuhr werden durch Einrichtungen geregelt, wie sie bei Vergasern gebräuchlich sind.
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bewegung in der Verdampfungskammer ein praktisch vollkommenes Vakuum hergestellt. Unmittelbar bevor er seinen oberen Totpunkt erreicht, gibt der Kolben die Öffnung 21 frei und das durch eine kleine Luftmenge mitgenommene Petroleum gelangt durch den geneigten Kanal 13 in die Verdampfungskammer, wo es infolge des Vakuums augenblicklich verdampft.
Selbstverständlich darf der Querschnitt des Kanals 13 nur so gross sein, um die für die Mitnahme des Petroleums notwendige Luftmenge durchzulassen.
Sobald sich der Kolben senkt, verdichtet er das Gasgemisch, Unmittelbar bevor er den unteren Tot-
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raum, wo es mit einer weiteren Luftmenge gemischt wird, die durch das Einlassventil 2 angesaugt wurde, das sich in diesem Augenblick gerade geschlossen hat. "Diese Stellung ist in der Fig. 2 dargestellt. Während der Kolben wieder gegen das obere Zylinderende angehoben wird, verdichtet er das so in den Verbrennangsraum eingeführte Gasgemisch, Die Zündung erfolgt im oberen Totpunkte mittels eines elektrischen Funkens oder auf beliebige andere Weise. In diesem Augenblick ist die Verdampfungskammer in Verbindung mit der freien Luft durch den Kanal 13, die Öffnung 22 in der Zylinderwand und die Öffnung 16 in der Wand des Drehschiebergehäuses. Der Kanal 13 hat hiebei die in Fig. 1 in striehlierten Linien dargestellte Stellung eingenommen.
Infolge des Vakuums wird Luft einströmen und die Verdampfungs- kammer erfüllen, wo sie verdichtet wird, sobald der Kolben sich wieder senkt. Bevor der Kolben das Ende des Expansionshubes erreicht hat, gibt er die Öffnung 20 frei und frische Luft wird unter Druck in den Verbrennungsraum eingeführt. Diese Spülluft trägt dazu bei, die Verbrennungsgase auszutreiben, so dass im Verbrennungsraum am Ende des Auspuffhubes fast nur reine Luft zurückbleibt. Daraus ergibt sich, dass die Maschine einen wesentlich besseren Wirkungsgrad aufweist, als die normalen Maschinen.
Der allgemeine Bau der Maschine, der Antrieb der einzelnen Teile unter anderem des Drehschiebers, der Brennstoffeinlassvorrichtung mit Düsen usw. sowie die Montierung dieser Teile weisen nichts be- merkenswertes auf und können in bekannter Weise ausgeführt sein. Die Erfindung besteht ausschliesslich darin, dass die Verdampfung des Petroleums im Vakuum geschieht u. zw. in einer besonderen Verdampfungs- kammer, die den unteren Teil des Arbeitszylinders einnimmt.
In Fig. 3 bezeichnet 24 den Zylinder, der die Verdampfungskammer bildet und mit einem Einlassventil 26 und einem Auslassventil 25 versehen ist. Der Kolben ist mit 29, die ihn betätigende Schubstange mit 30 bezeichnet. Die Schubstange wird ihrerseits mittels einer beliebigen Vorrichtung von der Maschine
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die Verdampfungskammer an.
Bei der Abwärtsbewegung wird der Kolben bei geschlossenen Ventilen 25 und 26 ein praktisch vollkommenes Vakuum herstellen. Kurz bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, öffnet sich das Einlassventil und das beim Austritt aus der Düse 28 mittels einer geringen Luftmenge zerstäubte Petroleum wird durch die Öffnung 27 angesaugt und infolge des Vakuums in der Vergasungskammer augenblicklich verdampft. Hierauf schliesst sich das Einlassventil 26 und es öffnet sich das Auslassventil 25, wodurch die Petroleumdämpfe in den Arbeitszylinder unter dem Einfluss der Aufwärtsbewegung des Kolbens geschoben werden, der nun wieder in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückkehrt.
In Fig, 4 befindet sich die Verdampfungskammer a unterhalb des Arbeitszylinders. Der Arbeitkolben 4 trägt im unteren Teile den in der Verdampfungskammer arbeitenden Kolben 32. Diese beiden Teile können aus einem einzigen Stück bestehen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Die Verdampfungskammer a wirkt in der gleichen. Weise, wie dies bei Beschreibung der Fig. 3 erläutert wurde,
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doch wird bei Anwendung dieser Ausführungsform ein besonderer Antrieb überflüssig, da die Schubstange 6 und der kombinierte Kolben 4 sowohl den Arbeitszylinder b als auch die Verdampfungskammer a bedient.
Gemäss Fig. 5 wird die Bewegung durch dieselbe Kurbel auf beide Kolben, die diesmal voneinander getrennt sind, übertragen. 4 bezeichnet den Arbeitskolben im Zylinderraum b, 32 den Kolben in der Verdampfungskammer a. Der Kolben 32 dient auch als Geradführung. Er ist durch eine Stange 33 mit dem Kolben 4 verbunden. Selbstverständlich können noch weitere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes vorgesehen werden, die jedoch an dem Wesen der hier beschriebenen Erfindung nichts ändern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Petroleumkraftmaschine mit einer Verdampfungskammer von veränderlichem Rauminhalt, die von dem Verbrennungsraum der Kraftmaschine getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Verdampfungskammer angeordneter, beweglicher Kolben an dem einen Ende seines Hubes genau an die Form dieser Kammer sich anschmiegt, so dass am anderen Hubende ein praktisch vollkommenes Vakuum geschaffen wird, demzufolge der in die Verdampfungskammer eingeführte Brennstoff augenblicklich verdampft.
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. Petroleumitiraftmaschille.
In conventional petroleum engines, the petroleum is generally gasified by blowing it into a combustion chamber by means of a pump. This injection can take place either at the end of the compression stroke or at a specific point in time during the intake stroke.
In the former case, the gasification of the petroleum can only take place at a relatively high temperature. This system requires a special starting device and the kerosene can only be used to feed the engine as soon as the combustion chamber has a temperature sufficiently high for the gasification of the kerosene.
Otherwise, the opening of the inlet valve is delayed and the air dilution caused by the removal of the piston from the bottom of the cylinder facilitates the evaporation of the petroleum.
The device is based on the utilization of a known physical law, namely that every liquid in a vacuum evaporates instantaneously. However, since the vacuum established in this way is very incomplete, the evaporation is difficult, so that the machine has a poor efficiency and a very high fuel consumption.
According to the invention, the disadvantages of these two known systems are to be eliminated.
In the petroleum engine according to the invention, the evaporation of petroleum or other relatively difficult to evaporate fuels takes place in a practically perfect vacuum and the like. zw. In a special evaporation chamber, which is separated from the combustion chamber.
The evaporation chamber can form part of the working cylinder, but can also be arranged outside the same. In the former case, the evaporation chamber can be formed by the lower part of the working cylinder, which is closed at the bottom by means of a straight guide piece that has a passage for the piston rod. The piston is designed in such a way that it hugs this straight guide piece as completely as possible at its bottom dead center. The harmful space is thus reduced to a minimum and when the piston reaches its top dead center, the vacuum in the evaporation chamber is practically perfect.
At this moment the kerosene emerging from the calibrated nozzle is sucked into the evaporation chamber and, as a result of the vacuum, is immediately evaporated. At this point in time, the evaporation chamber contains a mixture of air (which is sucked in at the same time in a small amount with the petroleum / and petroleum vapor.
As soon as the piston is close to its top dead center, the evaporation chamber is brought into connection with the combustion chamber, the gas mixture compressed by the piston enters the combustion chamber and is mixed there with a further quantity of air which is sucked in in a known manner through an inlet valve.
In the second case, namely when the evaporation chamber is arranged outside the working cylinder, it has its own piston, which can be driven in a known manner by the machine or by a part of the machine and which creates the vacuum in the evaporation chamber.
The drawings show, for example, several embodiments of the subject matter of the invention. FIGS. 1 and 2 show one embodiment, and FIGS. 3, 4 and 5 show various other embodiments of the subject matter of the invention, all in section.
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In Figs. 1 and 2, 1 denotes the cylinder with an intake valve 2 and an exhaust valve 3; the piston is labeled 4. As shown in the drawing, the straight guide 8 is arranged centrally in the cylinder and guides the piston rod 5, which is connected to the push rod 7. The other end of the push rod 7 is in connection with the crank pin 6 of the machine.
A rotary slide valve 11 is attached to the side of the cylinder in a sleeve 10, the drive shaft 12 of which is driven by a gear or a chain at half the speed of the machine. The drive device is not shown in the drawing. In the lower part of the cylinder has an opening 23 by means of which the evaporation chamber a can be connected to the combustion chamber b through one of the channels 14 or 15 of the same design in the rotary valve 11 and through the opening 20 cut into the cylinder wall .
The fuel supply device, which contains the nozzle 19 and the opening 18 for the entry of the air used to introduce the petroleum into the evaporation chamber, is also attached laterally to the cylinder. The level of the petroleum in the nozzle is kept constant by means of a float or in some other known manner. The air supply and the petroleum supply are regulated by means of the kind used in carburetors.
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movement in the evaporation chamber creates a practically perfect vacuum. Immediately before it reaches its top dead center, the piston releases the opening 21 and the petroleum, which has been entrained by a small amount of air, passes through the inclined channel 13 into the evaporation chamber, where it immediately evaporates due to the vacuum.
Of course, the cross section of the channel 13 may only be large enough to allow the amount of air necessary to carry the petroleum through.
As soon as the piston lowers, it compresses the gas mixture, immediately before it reaches the lower dead
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room where it is mixed with another amount of air drawn in through the inlet valve 2, which has just closed at this moment. "This position is shown in FIG. 2. While the piston is raised again towards the upper end of the cylinder, it compresses the gas mixture introduced into the combustion chamber At the moment the evaporation chamber is in communication with the free air through the channel 13, the opening 22 in the cylinder wall and the opening 16 in the wall of the rotary valve housing. The channel 13 has assumed the position shown in dashed lines in FIG.
As a result of the vacuum, air will flow in and fill the evaporation chamber, where it will be compressed as soon as the piston lowers again. Before the piston has reached the end of the expansion stroke, it releases the opening 20 and fresh air is introduced under pressure into the combustion chamber. This purge air helps to drive out the combustion gases, so that almost only pure air remains in the combustion chamber at the end of the exhaust stroke. This means that the machine has a much better degree of efficiency than the normal machines.
The general construction of the machine, the drive of the individual parts including the rotary valve, the fuel inlet device with nozzles etc. as well as the assembly of these parts show nothing remarkable and can be carried out in a known manner. The invention consists solely in the fact that the evaporation of the petroleum takes place in a vacuum u. between in a special evaporation chamber that occupies the lower part of the working cylinder.
In FIG. 3, 24 denotes the cylinder which forms the evaporation chamber and is provided with an inlet valve 26 and an outlet valve 25. The piston is designated by 29 and the push rod actuating it by 30. The push rod is in turn removed from the machine by means of any device
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the evaporation chamber on.
On the downward movement the piston will create a practically perfect vacuum with valves 25 and 26 closed. Shortly before the piston reaches bottom dead center, the inlet valve opens and the petroleum, which was atomized by a small amount of air as it exits the nozzle 28, is sucked in through the opening 27 and immediately evaporated due to the vacuum in the gasification chamber. The inlet valve 26 then closes and the outlet valve 25 opens, whereby the petroleum vapors are pushed into the working cylinder under the influence of the upward movement of the piston, which now returns to the position shown in the drawing.
In FIG. 4, the evaporation chamber a is located below the working cylinder. The lower part of the working piston 4 carries the piston 32 working in the evaporation chamber. These two parts can consist of a single piece, as shown in the drawing. The evaporation chamber a acts in the same. Way, as was explained in the description of FIG. 3,
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however, when using this embodiment, a special drive is superfluous, since the push rod 6 and the combined piston 4 operate both the working cylinder b and the evaporation chamber a.
According to FIG. 5, the movement is transmitted by the same crank to both pistons, which this time are separated from one another. 4 designates the working piston in the cylinder space b, 32 the piston in the evaporation chamber a. The piston 32 also serves as a straight guide. It is connected to the piston 4 by a rod 33. Of course, further embodiments of the subject matter of the invention can also be provided, but these do not change the essence of the invention described here.
PATENT CLAIMS:
1. Petroleum engine with an evaporation chamber of variable volume, which is separated from the combustion chamber of the engine, characterized in that a movable piston arranged in the evaporation chamber at one end of its stroke fits exactly to the shape of this chamber, so that at the other Stroke end a practically perfect vacuum is created, as a result of which the fuel introduced into the evaporation chamber evaporates instantaneously.