<Desc/Clms Page number 1>
Brennkraftmaschine.
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen. Die Erfindung besteht darin, dass ein und dieselbe bewegliche, im Verbrennungsraum oder in einem mit ihm in Verbindung stehenden Raum angeordnete Wand von zwei verschieden grossen von Gas-bzw. Flüssigkeitsdrücken gebildeten Gegenkräften so belastet ist, dass der kleinere Druck vom Kompressionsdruck und der grössere Druck vom höheren Verbrennungs-bzw. Explosionsdruck überwunden und die Wand (der Kolben) bei jeder dieser Gegenkraftüberwindungen zurückbewegt wird.
Dadurch wird erreicht, dass durch die erste Rückbewegung der Kompressionsdruck unabhängig vom jeweiligen Füllungsgrad der Maschine gleich erhalten wird und durch die zweite Rückbewegung der Wand (Kolben) in dieser an sich bekannten Weise Druck aufgespeichert wird, der bei der folgenden Druckabnahme im Verbrennungsraum wieder arbeitsleistend abgegeben wird.
Durch die Wahl von an einer oder mehreren Wänden wirkenden, verschieden grossen Gegenkräften, wie sie zumeist den wesentlich verschieden hohen Drücken bei der Kompression und Verbrennung (Explosion) entsprechen, wird es möglich gemacht, für die beiden Vorgänge bestimmte, ihnen angepasste und völlig getrennte Verhältnisse zu schaffen, die in ihren Auswirkungen leicht übersehbar, beherrschbar und in weiterer Folge durch Regelung auch leicht beeinflussbar sind.
Die belasteten Wände können von Kolben, Membranen od. dgl. und in besonderen Ausführungsformen vom Arbeitskolben oder Arbeitszylinder selbst gebildet werden.
Zweckmässig ist eine Ausführungsform der Maschine, die gekennzeichnet ist durch zwei oder mehrere im Verbrennungsraum oder in einem mit ihm in Verbindung stehenden Raum angeordnete Wände, insbesondere Kolben, die von verschieden grossen Gas-oder Flüssigkeitsdrücken so belastet sind, dass ein oder mehrere Kolben durch den Kompressionsdruck und ein oder mehrere Kolben durch den Arbeitsdruck zurückbewegt werden.
Werden die verschieden grossen Gegenbelastungen oder die Grösse der Wandbewegungen (Hübe des oder der Kolben) oder sowohl die Gegenbelastungen als auch die Grösse der Wandbewegungen regelbar eingerichtet, so hat man es in der Hand, die von den beweglichen Wänden (Kolben) beeinflussten Vorgänge den jeweilig vorliegenden Verhältnissen bzw. Wünschen anzupassen, so dass für jeden gegebenen Fall die praktisch geeignetsten Verhältnisse geschaffen werden können.
Durch die Einstellung der Gegenbelastungen für die Wände (Kolben) können die Druckverhältnisse und durch die Einstellung der Wandbewegungen bzw. Kolbenhübe die Grösse des schädlichen Raumes und des Kompressionsraumes geregelt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.
Bei dem z. B. einen Viertaktmotor betreffenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist 1 der Arbeitskolben und 2 ein Kolben, der unter einem im Raum 3 herrschenden Gas-oder Flüssigkeitsdruck steht, wobei dieser Raum 3 vom Kolben 2 und einem darüber befindlichen Hilfskolben 2'eingeschlossen ist, über dem ein grösserer Gas-oder Flüssigkeitsdruck 4 wirksam ist als im Raum 3. Unter dem Einfluss dieser beiden Drücke nimmt der Kolben 2 seine tiefste Stellung ein, die z. B. durch eine mit dem Kolben verbundene und bei 5 geführte Stange samt aufgeschraubter Mutter 7 bestimmt wird. Durch Hoch-und Tiefschrauben dieser Mutter kann die tiefste Stellung des Arbeitskolbens geändert werden. Für den Gegenkolben 2 ist zweckmässig eine Hubbegrenzung vorgesehen. Diese besteht beim dargestellten Beispiel aus einer Schraube 17 mit Anschlag 18 für die Stange 6.
Dem Kolben 2 ist gegenüber der Stange 6 ein gewisses Spiel 6'gegeben.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende : Bewegt sich der Arbeitskolben 1 bei geöffnetem Auspuffventil nach aufwärts, dann schiebt er die verbrannten Gase so lange nach aussen, bis er in der oberen Totlage den Gegenkolben 2 fast berührt, der infolge seiner Belastung seine tiefste Stellung einnimmt. Da hiedurch der schädliche Raum wenigstens zwischen den beiden Kolben 1, 2 auf ein Minimum reduziert ist, findet das Austreiben der Verbrennungsgase vollständiger als bisher statt.
Das folgende Ansaugen des Brennstoffluftgemisches wird infolge wesentlicher Verringerung des schädlichen Raumes in bezug auf Menge (bessere Füllung) und Reinheit des Gemisches sehr gefördert.
Beim Kompressionshub des Arbeitskolbens wird in der Nähe der grössten Kompression der Gegenkolben 2 zurückgedrückt. Dadurch wird bei jedesmaligem Kompressionshub die Grösse des Kompressionsraumes und damit des Kompressionsdruckes unabhängig von dem jeweiligen Füllungsgrad von vornherein bestimmt.
Während der Verbrennung steigt der Druck zwischen beiden Kolben 1, 2 derart gewaltig und plötzlich an, dass der Gegenkolben 2 unter Überwindung auch des stärkeren Gas-bzw. Flüssigkeitsdruckes 4 zurückgedrückt wird und dadurch unter Schaffung eines vergrösserten Arbeitsraumes und eines dementsprechend verminderten Höchstdruckes, der im wesentlichen dem Gas-bzw. Flüssigkeitsdruck 4 entspricht, Druck (bzw. Kraft) aufspeichert. Beim folgenden Arbeitstakt gibt der Gegenkolben 2 die aufgespeicherte Kraft wieder arbeitsleistend ab, indem er bis zu seinem Hubende dem Arbeitskolben 1 nacheilt und dadurch Arbeitsraum sowie Arbeitsdruck während eines Teiles des Hubes des Arbeitskolbens annähernd auf gleicher Grösse hält.
Es kommt demnach statt eines höheren und rasch abnehmenden Druckes ein kleinerer Druck zur Wirkung, der während eines Teiles des Kolbenhubes ungefähr auf gleicher Höhe bleibt. Das Indikatordiagramm wird daher nicht mehr die unangenehme Spitze aufweisen ; diese wird vielmehr durch eine auf eine gewisse Strecke ungefähr parallel zur Abszissenachse verlaufende Linie ersetzt und damit eine Annäherung an das Gleichdruckdiagramm einer Dieselmaschine oder aber an das Diagramm einer Dampfmaschine erreicht. Dadurch gelangt auch die Expansion der Verbrennunggase später zur Wirkung.
Durch Wahl verschieden starker Gas-bzw. Flüssigkeitsdrücke 3 und verschieden starker Gasbzw. Flüssigkeitsdrücke 4 kann sowohl der Arbeitsdruck als auch Kompressionsdruck beeinflusst werden.
Die damit im Zusammenhang stehenden Gesamtvorteile sind folgende : Erzielung eines gleichmässigeren Drehmomentes an der Kurbel, Beseitigung des Klopfen sowie bessere Brennstoffausnutzung, dies alles insbesondere infolge des Umstandes, dass der höchste Arbeitsdruck statt nur kurze Zeit bei ungünstigster Kurbelstellung nunmehr längere Zeit bei günstigerer Kurbelstellung wirksam ist. Ferner treten infolge Verkleinerung der Höchstdrücke kleinere Temperaturen auf, die eine leichtere Kühlung ermöglichen, d. h. es muss nicht so viel Wärme wie bisher durch Kühlung abgeführt werden ; es wird also der thermische Wirkungsgrad des Motors auch aus diesen Gründen verbessert. Weiters wird infolge Vermeidung von zu hohen Verbrennungsdrücken und Temperaturen eine längere Haltbarkeit und grössere Elastizität des Motors erzielt.
Infolge Verkleinerung des Höchstdruckes ist ein leichteres Dichthalten des Zylinders, Kolbens usf., eine schwächere Dimensionierung der entsprechenden Konstruktionsteile, eine Verkleinerung der Massenkräfte sowie eine billigere Bauart möglich. Das Verhältnis zwischen Tourenzahl und Leistung des Motors wird durch das günstigere Diagramm günstig beeinflusst ; daher hat er auch bei kleinerer Tourenzahl eine bessere Leistung, die sich bei Steigungen günstig auswirkt (Bergfreudigkeit bei Fahrzeugmotoren). Durch Verringerung der Klopfneigung verliert das von Laienfahrern so oft geübte Untertourigfahren seine Schrecken und damit hängt wieder die Schonung des Getriebes und der Kupplung zusammen. Infolge besserer Füllung in der Ansaugperiode sind höhere Tourenzahlen auch ohne Kompressor erreichbar, womit eine Energieersparung zusammenhängt.
Durch gleichmässigere Beanspruchung der Maschinenteile wird die Bruchgefahr verringert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Kolbenhübe in beiden Richtungen geregelt werden.
Fig. 2 zeigt die zweckmässige Verwendung zweier Kolben, u, zw. eines grösseren Gegenkolbens 2 im Arbeitszylinder und eines kleineren Gegenkolbens 14 in einem besonderen Zylinder 15. Beide Kolben stehen auf ihrer Aussenseite unter dem Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases, u. zw. der Kolben 2 unter Hochdruck und der Kolben 14 unter Niederdruck. Mit 8, 9 ist das Ansaug-bzw. Auspuffventil bezeichnet und 16 ist die Zündkerze.
Bei dieser Anordnung dient der kleine Kolben 14 zur Einstellung des Kompressionsdruckes und der grössere Kolben 2 zur Einstellung des grössten Arbeitsdrucks. Beide Kolben sind einstellbar sowohl in bezug auf Belastung als auch Weg, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Kolbenhübe nur in einer Richtung regelbar sind.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.