AT139004B - Arbeitsverfahren zur Erhöhung der Drehzahl von schnellaufenden Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung, insbesondere schnellaufenden Dieselmaschinen und darnach arbeitende Maschinen. - Google Patents

Description

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  Arbeitsverfahren zur Erhöhung der Drehzahl von schnellaufenden Brennkraftmaschinen mit Brenn- 
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   Die praktische Lösung der schnellaufenden   Dieselmasehine   ist wesentlich dadurch erschwert, dass zur Einspritzung und Verbrennung des Brennstoffes nur jener kurze Zeitraum zur Verfügung steht, während welchem der Arbeitskolben jenen Teil seines Hubes durchläuft, der für die Verbrennung vorgesehen ist. Mit steigender Drehzahl wird dieser Zeitraum immer mehr verkürzt, wodurch der Steigerung der Drehzahl Grenzen gesetzt sind. 



   In der Wirklichkeit kann man nur die Einspritzdauer, also die Öffnungsdauer des BrennstoffEinspritzventils bestimmen. Wie lange die Verbrennung tatsächlich dauert, hängt von verschiedenen Umständen, hauptsächlich von der Güte der Zerstäubung ab. Es ist aber sicher, dass die Verbrennung länger dauert als die Einspritzung. 



   In Fig. 1 ist als Beispiel ein   Viertakt-Dieseldiagramm   gezeichnet. Die Linie A-B entspricht dem Ansaugen von Luft in den Zylinder, dessen Volumen mit V bezeichnet ist. Die Linie   Ba   stellt die Verdichtung, die   Linie C-D   die Einspritzung und Verbrennung, die Linie D-E die Ausdehnung und endlich die Linie   B--A   den Auspuff dar. In diesem Diagramm bedeutet   pa den Atmosphärendruck   und   Pe   den Verdichtungsenddruck.

   Wenn man nun den Zeitraum, der zur Verbrennung zur Verfügung steht, am Verdrehungswinkel der Kurbel gemessen, betrachtet (Fig. 1 a), so findet man, dass, vorausgesetzt, dass die Einspritzung vor dem Totpunkt H (Winkel ss) im Punkt   A   beginnt, und angenommen, dass der Zündverzug eben dem zur Bestreichung dieses Winkels ss notwendigen Zeitraum entspricht, dass die Verbrennung im Totpunkte beginnt und im Kurbelpunkt B, also nach Ablauf des Verdrehungswinkels   (1.,   endet. Bei schnellaufenden Maschinen ist der diesem   Kurbelverdreliungswinkel   entsprechende Zeitraum für die Verbrennung zu kurz und es kommt oft vor, dass bei hohen Drehzahlen noch während des Auspuffes die Verbrennung andauert.

   In diesen Fällen ist das   Diagramm,   nach welchem die Maschine tatsächlich arbeitet, nicht das in Fig. 1 gezeichnete, sondern davon mehr oder weniger abweichend. Die Verbrennung erfolgt in diesem Falle bei stets sinkendem Druck und dehnt sich auf einen grösseren Teil des Kolbenhubes aus, so dass weniger für die Ausdehnung verbleibt. In vielen Fällen dauert die Verbrennung noch während des Auspuffes an. 



   Das Diagramm nach Fig. 1 kann nur dann erreicht werden, wenn der Zeitraum, während welchem die Kurbelwelle den Winkel T bestreicht, grösser als oder im Grenzfall gleich gross wie der zur Verbrennung notwendige Zeitraum ist. 



   Dadurch ist die grösste   Umdrehungszahl   der Maschine bestimmt. 



   Es sei ein Beispiel angenommen :
Der Kolbenwegteil, welcher für die Verbrennung zugewiesen ist, sei 14% des ganzen Kolbenweges. 
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  Die Ausdehnung wird dann von   0'14   zu 1 auf   0'5   zu   1,   also von 7 auf 2 verkleinert, was sowohl an Leistung wie auch an Brennstoffverbrauch nachteilig ist. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, bei derselben Brennzeitdauer den der Verbrennung entsprechenden Kolbenweg zu verlängern bzw. den   Kurbelwinkel c,.   zu vergrössern, ohne das Arbeitsdiagramm zu ändern, also bei Sicherung der Gleichdruckverbrennung und des unveränderten Ausdehnungsverhältnisses, u. zw. soll durch die Erfindung eine wesentliche Verlängerung, womöglich eine Vervielfachung des bisher gegebenen Kurbelverdrehungswinkels erzielt werden. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Verbrennung nicht im Arbeitszylinder selbst, sondern in einem diesen Zylinder vorgeschalteten kleinen Zylinder (Vorschaltzylinder) erfolgt.

   Je kleiner die Abmessungen dieses Vorsehaltzylinders gewählt werden, um so mehr wird der Hubteil und der Kurbelverdrehwinkel, welcher der Verbrennung entspricht, unter sonst gleichen Umständen verlängert bzw. vergrössert. Dadurch kann eine erhebliche Erhöhung der Drehzahl von Dieselmaschinen erreicht werden. 



   Die Einrichtung ist gemäss der Erfindung so getroffen, dass der dem Arbeitszylinder vorgeschaltete kleine Zylinder ein Volumen besitzt, das um ein solches Vielfaches kleiner ist als der Arbeitszylinder, als der der Verbrennung entsprechende Kolbenweg verlängert werden soll. 



   Der dem Arbeitszylinder vorgelagerte Zylinder kann entweder nur vom Arbeitszylinder mit Luft geladen werden oder ausser dieser Luft mit eigener Frischluftansaugung oder Frischlufteinführung ausgebildet, z. B. mit einem   Ladeverdichter   versehen sein, wobei die Verbrennungsgase dieses Zylinders in allen Fällen im Arbeitszylinder arbeitsleistend gegebenenfalls unter weiterer Verbrennung ausgenutzt werden. 



   In Fig. 2 ist der Erfindungsgegenstand an einem Beispiel schematisch dargestellt, wobei in den Fig. 3 und 4 die Diagramme für. den Arbeitszylinder und vorgeschalteten Zylinder getrennt gezeigt sind. 



   Dem Arbeitszylinder mit dem Volumen V ist ein Vorschaltzylinder mit einem Volumen von v vorgeschaltet, in dem die Verbrennung stattfindet. Die Fig. 2 zeigt ein ideales Diagramm, bei dem vorausgesetzt ist, dass jene zwei Behälter, in denen die Luft bzw. die Verbrennungsgase bei der den Arbeitsvorgang erläuternden idealen Maschine zeitweilig gelagert werden, einen so grossen Inhalt haben, dass jene Druckschwankungen, die bei Aufnahme und Abgabe der einer Zylinderfüllung entsprechenden Gasmenge entstehen, vernachlässigt werden können. (Die weiter unten angeführten Beispiele zeigen, dass der Arbeitsvorgang auch mit Maschinen ohne   Zwischenbehälter   verwirklicht werden kann.)
Der Arbeitszylinder, dem das Diagramm Fig. 3 entspricht, arbeitet in folgender Weise :
1. Erster Hub : Ansaugen von Luft in den Zylinder (Linie   FG).   



   2. Zweiter Hub : Die angesaugte Luft wird in einen Behälter gepresst. (Die Linie   G-P   zeigt hier die Verdichtung auf den Druck   pz des Zwischenbehälters,   die Linie P-J den Überschub vom Zylinder in den Behälter.)
3. Dritter Hub : Füllung des Arbeitszylinders mit den vom Vorsehaltzylinder gelieferten Verbrennungsgasen, die zeitweilig in einem Behälter gelagert werden, in dem ebenfalls der Druck   pz   herrscht (Linie   J-K). Noch   während desselben Hubes erfolgt die Ausdehnung der Verbrennungsgase im Arbeits- 
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   4. Vierter Hub : Auspuff der Verbrennungsgase (Linie    < ?-F).   



   Das Diagramm des Vorschaltzylinders gemäss Fig. 4 zeigt :
1. Erster Hub :   Einströmung   der Luft. under dem Druck pz aus dem   Zwischenbehälter   in den Vorschaltzylinder (Linie   J-K).   



   2. Zweiter Hub :   Zurückschiebung   der Luft in den Zwischenbehälter (Linie K-P) und darauffolgend Verdichtung (Linie P-M). 



   3. Dritter Hub : Brennstoffeinspritzung und Verbrennung (Linie   M-W)   und darauffolgend Ausdehnung (Linie   -).   



   4. Vierter Hub : Ausschieben der Verbrennungsgase in   einen Zwischenbehälter   (Linie   K-J).   



   Fig. 4 zeigt, dass in dem vorgeschalteten Zylinder die Verbrennung auf dem Kolbenweg      stattfindet, wobei      nur wenig kleiner als der ganze Kolbenweg v im Diagramm ist. 



   Wenn man die Fig.   l,   die das Diagramm ohne Vorschaltzylinder zeigt, mit den Fig. 2-4 vergleicht, so ergibt sich, dass bei Verbrennung im Arbeitszylinder die gleich lange Verbrennungsstrecke Vl nur einen kleinen Bruchteil, z. B. 0'14 des ganzen Kolbenweges V, beträgt, wogegen sie nach Fig. 4 einen erheblich grösseren Anteil des Kolbenweges    v'beträgt.   Der Hubteil, welchen der Kolben des Vorschaltzylinders 
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Es kann also durch die Verkleinerung des Vorschaltzylinders jener Kurbel-Verdrehungswinkel, welcher der Verbrennung entspricht, bis zur Grenze von   1800 beliebig   vergrössert werden. In diesem Grenzfalle ist v =   V, und   die Ausdehnung findet nur im Arbeitszylinder statt. 



   In den Fig. 5,6 und 7 sind die Diagramme für die ideale Maschine mit   Zwischenbehälter   gezeigt, wobei die Zwischenbehälter ein endliches Volumen besitzen, während in den Fig. 2-4 ein unendliches Volumen angenommen ist. 

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 Füllung   Vi   im Arbeitszylinder ab. 



   Bei den bisherigen Beispielen ist angenommen, dass   Vi   =   v   ist. 



   In den Fig. 8,   9     und 10 sind die Diagramme für jenen Fall dargestellt,   dass   Vi grosser als o angenommen   wird. Es wurden hier gleichzeitig die Drücke   pi     l und Pl. 2 so   gewählt, dass ein Zurückschieben der Luft während der Füllung des Vorschaltzylinders wegfällt. Hier sind Behälter mit sehr grossem (unendlichem) Volumen angenommen. 



   Die Arbeitsweise des Arbeitszylinders ist nun folgende (Fig. 10) : 
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 Druck   P22   (Linie   Ji-Pi)   und Ausdehnung (Linie   Pi-6').   



   4. Vierter Hub : Auspuff (Linie   O-ss-F).   



   Der Vorsehaltzylinder arbeitet nach Fig. 9 :
1. Erster Hub : Füllung mit Luft vom Drucke   p   aus dem ersten Behälter (Linie J-P). 



   2. Zweiter Hub : Verdichtung (Linie P-M). 



   3. Dritter Hub : Verbrennung und Ausdehnung der Verbrennungsgase (Linie M-N-K). 



   4. Vierter Hub : Ausschieben der Gase in den zweiten Zwischenbehälter (Linie   K-R-Jl).   



   Dieses ideale Diagramm weist eine negative   Arbeitsfläche   auf, die jedoch von der entsprechenden   Arbeitsfläche   des Arbeitszylinders ausgeglichen wird. 



   Das in den vorhergegangenen Diagrammen erklärte Arbeitsverfahren kann sowohl bei Zweitaktwie auch bei   vier-und Mehrtaktmasehinen   verwendet werden, wobei der   Vorschaltzylinder   gegebenenfalls auch nach einer andern Taktzahl arbeiten kann als der Arbeitszylinder. 



   In den Fig. 11-37 sind einige Ausführungsbeispiele von Maschinen gemäss der Erfindung schematisch veranschaulicht. 



   Fig. 11 zeigt ein Beispiel, bei dem sowohl der Arbeitszylinder als auch der Vorschaltzylinder im Zweitakt arbeiten. 



   Der Kolben 1 des Arbeitszylinders 2 ist mit dem Kolben 3 des Vorschaltzylinders 4 als Stufenkolben 
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 von denen jeder seine eigene Verbindung mit dem Arbeitszylinder und Vorsehaltzylinder hat. In der Zeichnung ist die Verbindung der beiden Behälter mit dem Arbeitszylinder über Ventile 10, 11 hergestellt, während der Vorschaltzylinder durch die Füllöffnungen 14 mit dem Behälter 12 und durch die Ausström- öffnungen 15 mit dem Behälter 13 verbunden ist. 



   Der Ladeverdichterzylinder 5 ist mit dem Kolben 6, einem Saugventil 7 und einem Druckventil 8 versehen. 



   Am Arbeitszylinder 2 sind die Auspufföffnungen 9 und die Füllöffnungen 9 a angebracht. 10 ist das Ventil zum Laden des   Vorschaltzylinders   4 durch die Öffnungen 14 über den Behälter 12. Das Ventil 11, durch das die Verbrennungsgase aus dem Vorschaltzylinder 4 über die Öffnungen 15 in den Arbeitszylinder strömen, ist an den Behälter 13 geschaltet. Ein Ventil 16 dient zur Brennstoffeinspritzung in den Vorschaltzylinder 4. 



   Die Wirkungsweise dieser Maschine ist in Fig. 12 und 13 gezeigt :
In der unteren Totpunktlage des Kolbens des Arbeitszylinders (s. Fig. 11) erfolgen Spülung und Ladung dieses Zylinders vom Ladeverdichter, wobei die Luft durch Ventil 8 und Öffnungen 9 a dem Arbeitszylinder zuströmt, während die Verbrennungsgase durch die Öffnungen 9 und Auspuff 17 hinausgetrieben werden (Linie   21,   22, 23 in Fig. 12). Zur selben Zeit erfolgt die Ausspülung und Ladung des Vorschaltzylinders von dem Behälter 12. Durch die   Öffnungen 15   strömen die Verbrennungsgase in den Behälter 13 (Linie 24, 25,26, Fig. 13). 



   Im Arbeitszylinder erfolgt während des Aufwärtsganges des Kolbens die Verdichtung der Luft (Linie 23,27, Fig. 12) und der Ausschub in den Behälter 12 (Linie 27,   28,   Fig. 12), während im Vorschaltzylinder die Verdichtung stattfindet (Linie 26,29, Fig. 13). 



   Beim Abwärtshub des Kolbens erfolgt im Arbeitszylinder die Einströmung aus dem Behälter 13 (Linie 30,   31,   Fig. 12) und Ausdehnung (Linie 31, 21), während im   Vorschaltzylinder   Verbrennung (Linie 29,32, Fig. 13) und Ausdehnung (Linie 32,24) stattfinden. 



   In Fig. 14 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die beiden Zylinder, u. zw. Arbeitszylinder 58 und Vorschaltzylinder 59, mit separaten Ladeverdiehtern   (61   und 60) versehen sind. Für diesen Fall sind die Diagramme in Fig. 15 und 16 gezeigt, wobei die Arbeitsweise folgende ist : Der Verdichter 61 saugt durch Ventil 62 Luft an und drückt dieselbe über das Ventil 83 und den Behälter 63 durch die Öffnungen 64 in den Arbeitszylinder, sobald der Kolben   65 im unteren Totpunkt steht. Die hineinströmende   

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 Ladeluft fegt die Verbrennungsgase durch die Öffnungen 66 ins Freie (Fig. 15, Linie   70-71-72).   Beim darauffolgenden Aufwärtshub (in Fig. 15 als zweiter Hub bezeichnet) erfolgt die Verdichtung dieser Ladeluft (Linie 72,73).

   Beim darauffolgenden Abwärtshub strömen Verbrennungsgase vom Vorschaltzylinder durch das Ventil 67 in den Zylinder (Linie 74, 75) und dann erfolgt die Ausdehnung (Linie 75, 70), bis der Kolben   65   die Öffnungen 66 zur Ausströmung freilegt. Da die Brennstoffmenge, welche in der den Arbeitszylinder anfüllenden Luft verbrannt werden soll, in den Vorschaltzylinder eingespritzt wird, so erfolgt während des Überströmens nach Linie 74-75 auch eine Verbrennung des im Vorschaltzylinder wegen Luftmangel nicht verbrannten Teils des Brennstoffes. 



   Im Vorschaltzylinder 59 erfolgt vorerst Ladung vom Verdichter 60 mit Luft von hohem Druck über das Ventil 68 und die Einströmöffnungen 69 (Fig. 16, Linie 76-77). Während dieser Ladung werden die Verbrennungsgase in den Behälter ? gepresst, von wo sie nach Öffnung des Ventils 67 in den Arbeitszylinder strömen. 



   Beim Aufwärtshub des Kolbens 81 erfolgt Verdichtung der Ladung (Linie 77-78, Fig. 16). Beim darauffolgenden Abwärtshub erfolgt Verbrennung (Linie   78-79)   und Ausdehnung   (79-82),   worauf wieder das Spülen und Füllen (82, 76,77) stattfindet. 



   Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also die Verbrennung nicht nur im Vorschaltzylinder, in den der ganze Brennstoff eingespritzt wird, sondern auch im Arbeitszylinder auf der Linie 74-75 des Diagramms Fig. 15, wobei die im Arbeitszylinder verdichtete heisse Luft den in den Verbrennungsgasen befindlichen und wegen Luftmangels im Vorschaltzylinder noch nicht verbrannten Brennstoff verbrennt. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem beide Zylinder im Viertakt arbeiten, ist schematisch in Fig. 17 dargestellt. Die zugehörigen Diagramme zeigen Fig. 18 für den Vorschaltzylinder und Fig. 19 für den Arbeitszylinder. 



   Der Arbeitszylinder 31 mit Kolben   32,   Saugventil 33, Auspuffventil 34, Druckluftventil   Ja   und Ladeventil 36 arbeitet über die Behälter 37 und 38 mit dem Vorschaltzylinder 39 mit Füllventil 41 und Ausströmventil 42 nach folgender Art zusammen. 



   Diagramm für den Arbeitszylinder (Fig. 19) :
1. Erster Hub : Ansaugen von Luft durch Ventil 33   (43-44).   



   2. Zweiter Hub : Verdichtung   (44--45)   und Überschiebung in den   Behälter 38 durch Ventil 35   
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 zylinder durch das Ventil 42 (Linie 46-47) und Ausdehnung im Arbeitszylinder (47-48). 



   4. Vierter Hub : Auspuff durch das Ventil 34 ins Freie (48-50). 



   Diagramm für den Vorschaltzylinder (Fig. 18) :
1. Erster   Hub :   Verbrennung   (je 1-52)   und Ausdehnung   (52-J3).   



   2. Zweiter Hub : Überströmen über das Ventil 42 und den Behälter   37   in den Arbeitszylinder 31   (53-46-47).   Die Linie 46-47 zeigt dieselben Drücke wie Linie 46-47 im Arbeitszylinder. Im zweiten Teil des Hubes kann ein Überschieben der Verbrennungsgase in den Behälter 37 stattfinden (Linie   zu   Es kann das Überströmen auch bis zum Hubende dauern. 



   3. Dritter Hub : Saugen respektive Füllung aus dem Behälter 38 durch Ventil   41   (Linie   3-J6).   



   4. Vierter Hub : Verdichtung (Linie 56-57). 



   Der zweite Hub des Vorschaltzylinders fällt zweckmässig, wie im Diagramm vorausgesetzt wurde, mit dem dritten Hub des Arbeitszylinders zusammen, damit die Überströmung bis zum Hubende ausgedehnt werden kann. In diesem Falle kann der Behälter 37 durch eine einfache Rohrverbindung ersetzt werden. 



   Man kann   zwei Viertaktzylinder auch   so zusammen arbeiten lassen, dass beide frische Luft ansaugen. 



  In diesem Falle muss der Zylinder 39 in Fig. 17 noch mit einem Saugventil versehen werden. 



   In Fig. 20 ist das Diagramm des Vorschaltzylinders und in Fig. 21 das Diagramm des Arbeitszylinders für diese Arbeitsweise gezeigt. 



   I. Diagramm des Arbeitszylinders (Fig. 21) :
1. Erster Hub : Luftansaugen (Linie   90-91).   



   2. Zweiter Hub : Verdichtung und Förderung in einem Behälter 38, Fig. 17 (Linie   91-92-93).  
3. Dritter Hub : Ladung mit Verbrennungsgasen aus dem Vorschaltzylinder 39 und dem Behälter   37   (Linie   93-94)   und Ausdehnung (94-95),
4. Vierter Hub : Auspuff   (95-96-9'1).   



   IL Diagramm des Vorschaltzylinders (Fig. 20). 
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   3. Dritter Hub : Ansaugen von Luft durch ein Ventil, das in Fig. 17 nicht eingezeichnet ist   (Linie 105-106).   



   4. Vierter Hub : Erster Teil : Überströmung der Luft, also Überladung von Behälter 38 (Linie   JM6-M7)   ; zweiter Teil : Verdichtung (107-108). 

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   Die Fig. 22,23 und 24 zeigen eine Ausführungsform der Maschine, bei der der Vorschaltzylinder im Zweitakt und der Arbeitszylinder im Viertakt arbeitet, wobei der Arbeitszylinder Frischluft ansaugt. 



  Die Arbeitsweise einer solchen Maschine ist folgende :
Arbeitszylinder (Fig. 24). 



   1. Erster Hub : Ansaugen von Luft durch das Ventil 112 (Linie 120-121, Fig. 24). 



   2. Zweiter Hub : Verdichtung (Linie 121-122) und Überschiebung (122-124) der Luft über Ventil   116   in das Rohr   123,   das auch mit einem Behälter versehen werden kann. 



   3. Dritter Hub : Überströmen (Füllen) von Verbrennungsgasen aus dem Vorschaltzylinder und dem Behälter 119 über das Ventil 114 (Linie 124-125) und Ausdehnung (125-126). 



   4. Vierter Hub : Auspuff durch Ventil 113 (126-127). 



   Vorschaltzylinder (Fig. 23) :
1. Erster Hub : Verbrennung und Ausdehnung   (127-128-129).   Am Ende dieses Hubes und am Anfang des nächsten Hubes Ausspülen und Füllen aus dem Rohr 123 über die Öffnungen 117 und 118 (Linie   129-130-1. 31).   



   2. Zweiter Hub : Verdichtung 131-132. 



   Es kann auch umgekehrt der Vorschaltzylinder im Viertakt und der Arbeitszylinder im Zweitakt arbeiten, wobei beide Zylinder Frischluft ansaugen oder nur der Arbeitszylinder Frischluft ansaugt. 



   Die Fig. 25-27 stellen ein Beispiel dar, bei dem beide Zylinder Frischluft bekommen. Bei diesem 
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 Ladeverdichterzylinder 142 angewendet, wobei der Arbeitskolben mit dem Verdichterkolben als Stufenkolben ausgebildet ist. 



   Die Arbeitsweise ist folgende :
Diagramm für den Arbeitszylinder (Fig. 27) :
1. Erster Hub : Zu Anfang Spülung und Ladung mit Luft, die vom Ladeverdichter 142 durch Ventil 143 und die Öffnungen 144 einströmt (Linie 150-151) ; hierauf Verdichtung (151-152). 



   2. Zweiter Hub : Füllung und Ausdehnung der aus den Vorschaltzylindern durch die Ventile 144 a und 145 einströmenden Verbrennungsgase (153-154), am Ende dieses Hubes Ausfegen und Laden (154- 155-151) wie am Anfang des ersten Hubes. 



   Diagramm der Vorschaltzylinder (Fig. 26) :
1. Erster Hub : Verbrennung und Ausdehnung   (157-158-159).   



   2. Zweiter Hub : Überschieben durch die Ventile 144 a und 145 (159-160) und gemeinsames Ausdehnen mit dem Arbeitszylinder (160-161). 



   3. Dritter Hub : Ansaugen von Frischluft durch das Ventil 144   b (161-162).   



   4. Vierter Hub : Verdichtung   (162-163),  
In diesem Falle wird während des Verbrennungshubteiles (157-158) auch jene Brennstoffmenge in den Vorschaltzylinder eingespritzt, welche erst im zweiten Hub (während der Überströmung in den Arbeitszylinder) in der im Arbeitszylinder befindlichen Luft verbrennt. 



   Es kann aber auch, wie Diagramm Fig. 28 und 29 zeigen, der erste Hub des Arbeitszylinders zur Überladung des Vorschaltzylinders benutzt werden. 



   1. Erster Hub : Nach der Spülung wie früher Verdichtung der Ladung (Linie 156-164). Am Ende des Hubes wird aber diese Ladung zum Überladen des Vorschaltzylinders über das Ventil 146 und Rohr 147 in der untersten Lage des Kolbens des   Vorschaltzylinders   benutzt (164-165). 



   2. Zweiter Hub : Ladung von Vorschaltzylinder mit Verbrennungsgasen (165-166) und gemeinsame Ausdehnung (166-167) sowie Spülung    (167-168).   



   Unterdessen spielt sich im Vorschaltzylinder folgender Vorgang ab, wie in Fig. 29 veranschaulicht ist :
1. Erster Hub : Verbrennung und Ausdehnung   (169-170-171).   



   2. Zweiter Hub : Überströmen in den Arbeitszylinder (171-172) und gemeinsame Expansion (172-173). 



   3. Dritter Hub : Ansaugen von Luft durch Ventil 144 b   (173-174)   ; am Ende dieses Hubes Überladung (174-175) vom Arbeitszylinder über das Ventil 146 und
4. Vierter Hub : Verdichtung (175-176). 



   Es können auch mehr als vier Takte durchgeführt werden, z. B. kann der Arbeitszylinder im Sechstakt, der Vorschaltzylinder im Zweitakt arbeiten. Es kann ausserdem entweder ein besonderer Ladeverdichter für den Vorschaltzylinder verwendet werden oder es kann der Arbeitszylinder die zum Ausfegen und Laden des Vorschaltzylinders notwendige Luft liefern. Die letztere Arbeitsweise ist in den Fig. 30-32 gezeigt. 



   Diagramm des Arbeitszylinders (Fig. 31) :   1.   Erster Hub : Saugen aus der Atmosphäre durch das Ventil 203 (217-218). 



   2. Zweiter Hub : Verdichtung und Ausschieben in den Behälter 205 durch das Ventil 204 (Linie   218-219-220).   



   3. Dritter Hub : Füllung aus dem Behälter 208 über das Ventil 207 mit Verbrennungsgasen (Linie 221-222) und Ausdehnung   (222-223).   

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   4. Vierter Hub : Auspuff über das Ventil 210 (223-224). 



   5. Fünfter Hub : Saugen über das Ventil 203 aus der Atmosphäre (224--225) und
6. Sechster Hub : Wie zweiter Hub (225-227). 



   Diagramm des Vorschaltzylinders (Fig. 32) :
1. Erster Hub : Spülung und Ladung vom Behälter 205 über die Öffnungen 206 (Linie   211-212),   hierauf Verdichtung (212-213). 



   2. Zweiter Hub : Verbrennung und Ausdehnung   (213-214-215),   hierauf Auspuff über diese Öffnungen 209 in den Behälter 208   (2-26).   



   Die Abmessungen des Arbeitszylinders genügen in allen Fällen dazu, bei zwei Saughüben die für drei Füllungen des Vorschaltzylinders notwendige Luft zu bringen. Denn der Vorschaltzylinder ist, um das angestrebte Ziel zu erreichen, d. i. Ausdehnung der Verbrennung auf eine grössere Kurbelverdrehung, viel kleiner als zwei Drittel des Arbeitszylinders. 



   Ein Beispiel, bei dem   ein im Seehstakt arbeitender Arbeitszylinder mit einem im Viertakt arbeitenden   Vorschaltzylinder zusammenarbeitet, zeigen die Fig. 33-35. 



   Diagramm des Arbeitszylinders (Fig. 35) :
1. Erster Hub : Luftsaugen durch das Ventil 232 in den Zylinder 230   (240-241).   



   2. Zweiter Hub : Verdichtung (Linie   241-242)     und Überschieben   in den Behälter   233   durch das Ventil 234 (242-243). 



   3. Dritter   Hub : Füllung   aus dem Behälter   236   mit Verbrennungsgasen über das Ventil 236 (Linie   244-245) und   Ausdehnung   (245-246).   



   4. Vierter Hub : Auspuff durch das Ventil 239 (Linie 247-248). 



   5. Fünfter Hub : Ansaugen von Luft durch das Ventil 232   (248-249),  
6. Sechster Hub : Wie zweiter Hub   (ss49-250-261).   



   Diagramm des Vorschaltzylinders   (Fig.   34) :
1. Erster Hub : Verbrennung und Ausdehnung (Linie   252-253-254),  
2. Zweiter Hub   : - Überschieben   der Verbrennungsgase in den Behälter   235   über das Ventil 238 (Linie   255-256).   



   3. Dritter Hub : Füllung mit Luft aus dem Behälter 233 über das Ventil 237   (257-258).   



   4. Vierter Hub : Verdichtung   (258-259).   



   Bei unverändertem Diagramm des Vorschaltzylinders kann der Arbeitszylinder im zweiten Hub anstatt in den Behältern 233 zu fördern, im Zylinder verdichten, derart, dass diese Luftmenge nicht in den Vorschaltzylinder gelangt. Der dieser Luftmenge entsprechende Brennstoff wird aber trotzdem in den Vorschaltzylinder eingespritzt und gelangt unverbrannt mit den vom Vorschaltzylinder überströmenden Verbrennungsgasen in die im Arbeitszylinder verdichtete heisse Luft. Die Verbrennung dieses in den Vorschaltzylinder gespritzten, jedoch nicht verbrannten Brennstoffes erfolgt also während der   Über-     strömung   in den Arbeitszylinder. 



   Eine weitere beispielsweise Ausführung betrifft die Verbindung eines Achttaktarbeitszylinders mit einem Viertaktvorschaltzylinder. Die Maschine selbst ändert sich gegen die Fig. 33 nicht. Die Diagramme sind in Fig. 36 und 37 dargestellt.. 



   Diagramm des Arbeitszylinders (Fig. 37) :
1. Erster Hub : Saugen von Luft durch das Ventil 232 (Linie 261-262). 



   2. Zweiter Hub : Hinausschieben der Luft in den Behälter 233 (262-263-264). 



   3. Dritter Hub : Abermaliges Luftsaugen   (264-265).   



   4. Vierter Hub : Wie Hub 2   (265-266-267).   



   5. Fünfter Hub : Wie Hub 1 und 3 (267-268). 



   6. Sechster Hub : Verdichtung der beim fünften Hub angesaugten Luft   (268-269).   



   7. Siebenter Hub : Überströmen der Verbrennungsgase vom Behälter   236,   wobei der im   Vorsehalt-   
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   8. Achter Hub : Auspuff   (272-273-274).   



   Diagramm des Vorschaltzylinders (Fig. 36) :
1. Erster Hub : Verbrennung und Ausdehnung   (275-276-277).   



   2. Zweiter Hub : Ausschieben der Verbrennungsgase in den Behälter   235   (278-279). 



   3. Dritter Hub : Füllung mit Luft aus dem Behälter 233   (280-281)   und
4. Vierter Hub : Verdichtung   (281-282).   Diese vier Hübe wiederholen sich nochmals während des Achttaktes. 
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Claims (1)

1. Arbeitsverfahren zur Erhöhung der Drehzahl von schnellaufenden Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung, insbesondere schnellaufenden Dieselmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff in einem dem Arbeitszylinder vorgeschalteten, kleineren, mit Kolben zusammenwirkenden Zylinder mindestens in der der Verbrennungsluftmenge des grossen Zylinders entsprechenden Menge eingeführt und in diesem kleinen Zylinder die Verbrennung mindestens teilweise mit der dort befindlichen <Desc/Clms Page number 7> Verbrennungsluft durchgeführt wird, aber die Verbrennungsprodukte des kleineren Zylinders im Arbeitszylinder dem Arbeitsverfahren unterworfen werden, zum Zwecke, die Drehzahl ohne Verkürzung der Verbrennungsdauer zu erhöhen.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Arbeitszylinder, vorgeschaltete kleinere Zylinder ein Volumen besitzt, das um ein solches Vielfaches kleiner ist als der Arbeitszylinder, als der der Einspritzung bzw. der Verbrennung entsprechende Kolbenweg-verlängert werden soll.

3. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluftmenge des grossen Zylinders (Arbeitszylinders) mindestens zum Teil in den kleineren vorgeschalteten Zylinder befördert wird und dort als Verbrennungsluft während der Brennstoffeinspritzung dient.

4. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nur teilweisen Verbrennung des Brennstoffes in dem vorgeschalteten Zylinder der andere Teil des Brennstoffes im Arbeitszylinder mit der restlichen Verbrennungsluftmenge der Verbrennung unterworfen wird (Fig. 15 und 16 ; 36 und 37).

5. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1 für mehr als Viertaktmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilmenge der in dem Arbeitszylinder angesaugten Luft, zweckmässig die zuletzt angesaugte Luftmenge, im Arbeitszylinder zurückgehalten wird, die andere Teilmenge dagegen in den vorgeschalteten Zylinder befördert wird, in welchem die dieser Teilmenge entsprechende Brennstoffmenge verbrannt wird, wogegen der unverbrannte Anteil des Brennstoffes, der mit den Verbrennungsgasen in den Arbeitszylinder gelangt, durch die im Arbeitszylinder zurückgehaltene Luft verbrannt wird (Fig. 36 und 37).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auch der vorgeschaltet Zylinder eine Luftfüllung erhält, aber Brennstoff nur in den vorgeschalteten Zylinder eingespritzt wird (Fig. 26 und 27 ; 28 und 29).

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschaltzylinder mit einer von der Taktzahl des Arbeitszylinders abweichenden Taktzahl arbeitet (Fig. 23 und 24 ; 26 und 27 ; 28 und 29 ; 31 und 32 ; 34 und 35 ; 36 und 37).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der beiden Zylinder mit einem Ladeluftverdichter zusammenwirkt (Fig. 11).

9. Maschine für das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder mit dem vorgeschalteten Zylinder über mindestens einen Behälter verbunden ist, der zur Speicherung der Luft bzw. der Verbrennungsgase dient.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder mit dem vorgeschalteten Zylinder über zwei Behälter verbunden ist, von denen jeder seine eigene Verbindung mit dem Arbeitszylinder und dem vorgeschalteten Zylinder hat, und von denen der eine zur Speicherung von Luft und der andere zur Speicherung der Verbrennungsgase dient (Fig. 11,30, 33).

11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitszylinder mit mehreren ihm vorgeschalteten Zylindern zusammenwirkt (Fig. 25).