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Mit mehr als vier Takten arbeitende Verbrennungskraftmaschine.
Es ist bei Zwei-und Viertaktmaschinen bekannt, gesteuerte Hilfskolben zu verwenden, um die Verbrennungsgase möglichst vollständig auszuschieben und durch die Bewegung des Hilfskolbens die angesaugte Luftmenge zu vergrössern. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese an sich bekannte Einrichtung für eine mit mehr als vier Takten arbeitende Verbrennungskraftmaschine (Seehstakt-, Achttaktmaschine u. dgl.) angewendet, um den Einfluss des schädlichen Raumes auf die Leistung der Maschine wesentlich herabzusetzen. Bei den bekannten Zwei-und Viertaktmaschinen erfolgt das Saugen oder Füllen des Zylinders nach dem Auspuffhub.
Der Druck im Zylinder vor dem Ansaugen oder Füllen ist also nur um ganz wenig höher als der Ansaug-oder Füllungsdruck. Es ist daher der schädliche Raum ohne wesentlichen Einfluss auf die angesaugte Luftmenge. Anders liegen aber die Verhältnisse bei einer mit mehr als vier Takten arbeitenden Verbennungskraftmaschine, bei der mehrere Saughübe nacheinander erfolgen. Bei diesen Maschinen wird die während der dem letzten Saughube vorangehenden Saughübe angesaugte Luft vorübergehend in einem oder mehreren Behältern gespeichert, in denen also der Druck ein Vielfaches des Ansaugdrucks ist. Infolgedessen wird beim folgenden Saughube frische Luft erst dann angesaugt, wenn die im schädlichen Raum befindliche Luft vom Behälterdruck auf den Saugdruck
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ist, desto grösser ist also dessen Einfluss auf die angesaugte Luftmenge.
Die Erfindung besteht nun darin, dass der Verdiehtungsraum, der während der Pumpentakte der Mehrtaktmaschine als schädlicher Raum wirkt, eine veränderliche Grösse besitzt, derart, dass er während des Arbeitens als Pumpe kleiner ist als beim Arbeiten als Kraftmaschine. Die Veränderung der Grösse des Verdichtungsraumes gemäss der Erfindung bietet auch ein Mittel, um die während der Saughübe angesaugte Luftmenge zu vergrössern, u. zw. dadurch, dass der Verdichtungsraum während des Saughubes vergrössert und während des Druckhubes verkleinert wird.
Die Erfindung ermöglicht die Anwendung des Mehrtaktverfahrens auch für Verbrennungskraftmaschinen, die mit grossem Verdichtungsraum ausgerüstet sind und mit niedriger Verdichtung arbeiten (Verpuffungsmasehinen). Die Veränderung des Verdiehtungsraumes kann z. B. durch die Bewegung eines ihn begrenzenden Organes oder dadurch erfolgen, dass der Verdichtungsraum des Zylinders einen Zubau erhält, der durch ein Absperrorgan gegen den Zylinder zu abgeschlossen ist, wobei das Absperrorgan beim Arbeiten als Kraftmaschine geöffnet wird. Die Maschine gemäss der Erfindung kann ferner so ausgeführt werden, dass der Verdichtungsraum auch während des Auspuffhubes verkleinert wird.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise für eine Sechstaktmaschine veranschaulich.
Im Zylinder 1 bewegt sich der Kolben 2. Der Zylinder hat drei Ventile, von denen eines in die Figur nicht eingezeichnet ist. Mit 3 ist das Saugventil, mit 4 das Pumpendruck-und Rückströmventil bezeichnet. Das Auspuffventil ist nicht gezeichnet. 5 ist ein Behälter für die verdichtete Luft.
Die sechs Hübe der Maschine sind in Fig. 2 auf die Abszissenachse nacheinander gezeichnet, wobei auf die Ordinatenachse nach oben der jeweilig im Zylinder herrschende Druck aufgetragen ist. Die ersten zwei Takte sind Hübe in der Arbeitsweise als nach dem Behälter fördernde Pumpe, die weiteren vier Takte sind die eigentlichen Kraftmaschinenhübe. Im ersten Takt (ersten Hub) wird durch das Ventil 3 (Fig. 1) Luft bei atmosphärischem Druck in den Zylinder gesaugt. Der Druck verläuft also nach der Linie a-b der Fig. 2. Beim zweiten Takt wird diese Luft durch das Ventil 4 in den Behälter 5 geschoben, wobei der Druck nach der Linie b-c-d der Fig. 2 verläuft.
Der dritte Takt bildete bereits den ersten
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wird nach Schluss des Ventiles 3 das Ventil d geöffnet und der Druckausgleich zwischen dem Zylinder 1 und Behälter 5 findet nach der Linie f-g (Fig, 2) statt ; während des vierten Hubes erfolgt die dem gewöhnlichen Viertakt entsprechende Verdichtung mit dem Druckverlauf nach der Linie < ?-/ ;. Der
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der Ausschubhub nach der Linie 7c-l-m"
Bei einer solchen Arbeitsweise wird die Menge der beim Saughub angesaugten Luft wesentlich von der Grösse des Verdichtungsraumes beeinflusst, da beim Saughub neue Luft erst dann angesaugt wird, nachdem die den Verdichtungsraum ausfüllenden Gase vom Enddruck des vorherigen Hubes auf den Ansaugedruck expandiert sind (s. Linie d-e des dritten Hubes).
Dieser Teil de des Hubes geht also für das Ansaugen verloren und dieser Verlust ist um so grösser, je grösser der Verdichtungsraum und je höher der Druck ist, mit dem die Gase diesen Raum ausfüllen.
Um nun eine günstige Pumpenleistung zu erzielen, muss also dieser Raum so klein als nur konstruktiv möglich ausgeführt werden, wodurch erreicht wird, dass die Expansionslinie d-e am Anfang des dritten Taktes möglichst steil verläuft und sich der lotrechten im Punkte d anschmiegt. Da aber die Grösse dieses Raumes gleichzeitig jenen Enddruck bestimmt, der während des Verdichtungshubes bei der Arbeit als Kraftmaschine (vierter Takt) entsteht (Punkt h, Fig. 2) und dieser Druck nicht über eine gewisse Grenze steigen soll, muss dieser Raum eine bestimmte Grösse erhalten.
Der Erfindungsgedanke beruht nun darauf, diesen zwei miteinander im Gegensatz stehenden Erfordernissen dadurch zu genügen, dass der Verdichtungsraum jeweilig verändert wird. In dem Aus- fühnmgsbeispiel der Zeichnung dient diesem Zwecke ein Kolben 6, der-durch eine Steuerung betätigtnach aussen bewegt den Verdichtungsraum vergrössert, bei entgegengesetzter Bewegung hingegen verkleiner. Bei den Anforderungen wird Genüge geleistet, wenn der Kolben 6 am Anfang des ersten und dritten Hubes in der innersten Stellung (in Fig. 1 die gezeichnete untere Totpunktstellung), am Ende des vierten Hubes hingegen in der äussersten Stellung sich befindet.
Ein Ausführungsbeispiel der durch eine solche Bewegung des Kolbens 6 verursachten jeweiligen Verdichtungsraumveränderung ist in Fig. 2 dargestellt, in der zu jeder Kolbenstellung die Grösse des jeweiligen Verdichtungsraumes als Ordinate nach unten eingezeichnet ist.
Am Anfang des ersten Saughubes ist der Raum der möglichst kleinste. Während des Saughubes vergrösserte er sich, damit auch dadurch noch mehr Luft angesaugt wird. Beim zweiten Hub verkleinert sich dieser Raum, um die Luft womöglichst vollständigin den Behälter 5 (Fig. 1) zu schieben. Beim dritten Hub wird er wieder vergrössert, um wieder mehr Luft anzusaugen ; beim vierten Hub bleibt der Raum gross, da eben bei diesem Hubende ein grosser Verdichtungsraum aus den angegebenen Gründen eine Notwendigkeit ist. Beim fünften Hub bleibt der Raum ebenfalls unverändert, um beim sechsten Hub wieder verkleinert zu werden.
Es kann die zeitliche Raumveränderung auch derart gestaltet werden, dass eine Veränderung nur während des dritten und sechsten Hubes stattfindet, in welchem Falle der Verdichtungsraum während des ersten und zweiten Hubes zwar gleich gross, aber möglichst klein, während des folgenden Viertaktes hingegen so gross gehalten wird, als dies die gewünschte Endverdichtung des Viertaktes erfordert.
Statt des Kolbens 6 kann naturgemäss auch ein Ventil benutzt werden, dass die Verbindung des
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Grösse besitzt, um die der Verdichtungsraum vergrössert werden soll.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mit mehr als Viertakten arbeitende Verbrennungskraftmaschine, bei der die überzähligen Takte
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des Arbeitens der Maschine als nach dem Behälter fördernde Pumpe kleiner ist als beim Arbeiten als Kraftmaschine.