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Brennkraftmasehine.
EMI1.1
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geführt wird und dadurch die Stösselstange 28 und dadurch mittelbar den Hilfskolben 20 gesetzmässig hebt und senkt. Die Nockenrille 30 ist auf die Nockenwelle 12 aufgekeilt, die mittels der Zahnräder 10 und 8 von der Kurbelwelle 4 zwangsläufig angetrieben wird. Durch die Profilierung der Nockenrille 30 sind die Bewegungen der Stösselstange 28 unveränderlich. Um aber dem Hilfskolben 20 verschiedene Hubhöhen bei gleichbleibendem Stösselhub zu ermöglichen, ist im Schwinghebel 25 die Kulisse 24 vorgesehen, in welcher die Pleuelstange 22 mittels der Gestänge 31 und 32 von Hand aus verschoben werden kann, womit erreicht wird, dass der Hilfskolben 20 einen Hubweg erreicht, der von Null bis zu einem gegebenen Höchstwert verändert werden kann.
Der Boden des Hilfskolben 20 bildet, sobald er seine tiefste Stellung einnimmt, einen Teil der Hauptzylinderverbrennungstasche. Ist der Hub des Hilfskolbens 20 gleich Null, trotzdem der Arbeitskolben 1 arbeitet, so gleicht diese Verbrennungskraftmaschine den bisher bekannten.
Wird aber mittels der Gestänge 31 und 32 die Pleuelstange 22 des Hilfskolbens 20 und damit auch die Rolle 23 in die Aussenlage der Kulisse 24 oder in eine beliebige Mittelstellung gebracht, so macht der Hilfskolben 20 Hubbewegungen, die durch die Nockenrille 30 vorgezeiehnet sind und durch die Stösselstange 28 und die Gestänge 2, 25, 24, 23 und 22 auf den Hilfskolben 20 übertragen werden u. zw. folgendermassen : Während der Ansaugperiode rückt der Arbeitskolben 1 von seinem oberen Totpunkt in den unteren und saugt dabei durch das geöffnete Einlassventil 13 Luftgasgemisch an. Diese Füllung des Zylinders 6 mit Gasgemisch ist normal eine beschränkte und wird erst dadurch in veränderbarem Ausmass erhöht, dass gleichzeitig der Hilfskolben 20 von seinem Tiefpunkt auf einen höher gelegenen Ort wandert.
Dadurch wird nicht nur das Ansaugvolumen, sondern auch gleichzeitig das Vakuum vergrössert. Der Arbeitskolben 1 saugt daher nicht nur dem vergrösserten Volumen entsprechend, sondern durch das vergrösserte Vakuum darüber hinaus mehr an. Die Eintrittsgeschwindigkeit des Gemisches wird nämlich eine grössere, weshalb die einströmende Gasmenge bei vergrössertem Volumen in der Zeiteinheit eine grössere sein wird. Hat der Hauptkolben 1 seinen Tiefpunkt erreicht, das heisst, die Saupgeriode beendet, so hat zur gleichen Zeit der Hilfskolben 20 seinen jeweiligen Hochstand erreicht. Jetzt arbeiten beide Kolben 1 und 20 bei geschlossenen Ventilen 13 und 14 gegeneinander. Wurde nun von beiden Kolben 1 und 20 die andere Endlage erreicht, so hat die Zylindertasche dasselbe Volumen, wie ein gleicher Motor ohne diese Zusatzeinrichtung.
Da aber wesentlich mehr Gasluitgemisch angesaugt wurde, so ist die Vorverdichtung des Verbrennungsgemisches eine wesentlich höhere. Erfolgt nun die Zündung des Gemisches, so wird dieser Arbeitshub auch dementsprechend kräftiger ausfallen und dadurch mehr Energie in der Schwungmasse 5 aufgespeichert werden. Der jetzt folgende Ausschubhub erfolgt in der Weise, dass sich das Auspuffventil. M öffnet. Die unter Druck stehenden Gase entspannen sich und strömen in das Freie ab. Der aufwärts schiebend Arbeitskolben 1 wird zunächst an diesen Gasen einen Widerstand finden, der den Wirkungsgrad des Motors ungünstig beeinflussen würde. Um diesen Widerstand zu verringern, geht der Hilfskolben 20 nach aufwärts und vergrössert dadurch das Zylindervolumen, wobei die Gase selbsttätig einen Druckausgleich mit der Atmosphäre ausführen.
Bis der Hauptkolben 1 seinen halben Aufwärtshub zurückgelegt hat, ist auch der Hilfskolben 20 in seine oberste Lage angelangt und der Gasdruckausgleich nahezu vollzogen, während der Arbeitskolben 1 nun die zweite Hälfte seines Aufwärtshubes vollzieht, geht der Hilfskolben 20 wieder von oben nach unten, bis beide Kolben 1 und 20 gleichzeitig ihre Endstellung erreicht haben, wodurch die letzten Verbrennungsgasreste ausgestossen werden und das Zylinderinnere für die nächste Gasfüllung frei ist.
Da nun der Hub des Hilfskolbens 20 beliebig innerhalb bestimmter Grenzen geändert werden kann, so wird damit auch die Gasfüllungsmenge geändert. Der Gasfüllungsmenge proportional ist aber der Explosionsdruck und diesem wieder das Drehmoment der Brennkraftmaschine.
Das variable Drehmoment von Brennkraftmaschinen wird auf ähnlichem Wege gemäss der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erreicht. Der Vorgang ist folgender : Der Kolben 1, angelenkt durch den Kolbenbolzen 2 an die Kolbenstange 3, die mit ihrem unteren Ende mit der Kurbelwelle 4 gelenkig verbunden ist, gleitet innerhalb der Zylinderbahn, durch die Kolbenringe dicht gehalten, auf und ab und versetzt dadurch die Kurbelwelle 4 und die auf diese aufgekeilte Schwungmasse 5 in drehende Bewegung. Während einer 720 gradigen Umdrehung der Schwungmasse J vollführen das Ansaugventil 13 und das Auspuffventil M ihr bekanntes Spiel, das durch die Nockenwelle 11 mit dem Nocken 12'auf die Schwinghebel 33 und die Ventilstössel 34, 35 übertragen wird, wobei die Ventilfedern wieder auf ihre Sitze zurückdrücken.
Diese Vorgänge erfolgen gesetzmässig durch die Steuerung von der Kurbelwelle 4 aus. Weiters-ist auf der- Kurbelwelle 4 ein Exzenter 36 aufgekeilt, welches mit dem Bolzen 31 an den einarmigen Hebel 38 angelenkt ist, der am Bolzen 39 gelagert ist. Am andern Ende dieses Hebels 38 ist mittels des Bolzen 40 der Zwischenhebel 41 und an diesem der kurze Schwinghebel 42 durch den Bolzen 43 angelenkt. Durch die Umdrehungen der Kurbelwelle 4 und des Exzenters 36 wird der Hebel 38 in schwingende Bewegung versetzt. Der Bolzen 40 überträgt die schwingende Bewegung des Hebels 38 in Auf-und Abwärtsbewegungen des Zwischengestänges 41 und bringt dadurch den Schwinghebel 42 ebenfalls in schwingende Bewegung, wobei das Lager 44 den Drehpunkt bildet. Der Schwinghebel 42 wird somit bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 4 eine volle Schwingung mitmachen.
Nachdem der Kompressionskolben 20 beim Saughub des Hauptkolbens 1 ebenfalls nach abwärts gehen und damit
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die Saugleistung des Motors vergrössern helfen, beim Verdichtungshub des Hauptkolbens 1 ebenfalls nach aufwärtsgehen und dadurch die Vorverdichtung des angesaugten Gasgemisches erhöhen soll, bei dem Arbeitshub des Hauptkolbens 1 aber in seiner höchsten Stellung zu verharren hat, ist an den im
Kurbelgehäuse festen Bolzen 44 ein Schwinghebel 46 angelenkt, der mit seinem oberen Ende um den Bolzen 45 drehbar, mit seinem unteren Ende in der Kulisse 42 gleiten kann, so dass der Gleitbereich des unteren Endes des Schwinghebels 46 vom Bolzen 43 bis in den Drehpunkt 44 reicht.
Das Gleiten dieses Hebels 46 in der Kulisse 42 wird dadurch erreicht, dass auf der Kurbelwelle 4 ein Zahnrad 48 aufgekeilt ist, das mit dem Zahnrad 49 in Eingriff steht. Das Übersetzungsverhältnis dieser beiden Zahnräder ist 1 : 2. Das Zahnrad 49 ist auf der Nockenwelle 50 aufgekeilt, die den Nocken M trägt. Dieser bewirkt das Gleiten des Schwinghebels 46 derart, dass, wenn der Nocken 51 den Schwinghebel 46 in seine in Fig. 2 gezeichnete linke Endstellung bringt, trotzdem die Gestänge 38 und 41 schwingen, der Schwinghebel 46 selbst stillsteht. Das obere Auge 45 des Schwinghebels 46 ist an einem als Kulisse 47 ausgebildeten doppelarmigen Hebel angelenkt, dessen Drehpunkt 52 sich in der Zeichnung mit dem Zapfen der Kolbenstange 53 des Hilfskolbens 20 deckt.
In diesem Kulissenhebel gleitet also das untere Ende der Kolbenstange 53, die mit dem oberen Ende durch den Bolzen 54 an den Hilfskolben 20 angelenkt ist. Steht das untere Ende der Kolbenstange 53 in der äussersten Rechtslage des Kulissenhebels, so werden die Schwingungen der vorbeschriebenen Hebel mit ihrem Höchstwert auf die Kolbenstange 53 übertragen, wodurch der Hilfskolben 20 seine gesteuerten Höchsthübe vollführt. Unterhalb der Kolbenstange 53 ist noch ein Fortsatz 55, der mit der Zwischenstange 56 gelenkig verbunden ist. Das andere Ende dieser Zwischenstange ist an den Hebel 57 angelenkt, der seinen Drehpunkt in dem Bolzen 58 hat, um welchen der Schalthebel 59 verschwenkbar ist.
Durch Verschwenken dieses Schalthebels wird dessen Bewegung durch den Hebel 57 auf das Gestänge 56 und von diesem auf die Kolbenstange 53 derart übertragen, dass diese von der äussersten Rechtsstellung in der Kulisse bis in den Drehpunkt 52 verschoben werden kann. Hat der Bolzen 52 diese letztgenannte Stellung erreicht, so bleibt der Hilfskolben 20 in seiner Höchstlage unverrückbar stehen, ohne die Schwingungen des im Kurbelgehäuse untergebrachten Hebelsystemes mitzumachen. 60 zeigt die Zündkerze des Motors, 61 das Ansauge-und 62 das Auspuffrohr, 63 den Kiihl- wasserablauf und 64 den Verschlussdeckel der Ventilsteuerung.