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Arbeitsverfahren für Zweitakt-Explosionskraftmaschinen.
Der Erfindung liegt der bekannte Vorgang zugrunde, den Wirkungsgrad der Maschine durch Vorwärmung der Ladung mittels der Hitze der die Maschine verlassenden Verbrennungsrückstände zu erhöhen.
Es ist bereits bei Viertaktmaschinen bekannt, den Explosionsraum mit einem Ringraum zu umgeben, in dem nur verdichtete Luft durch Expansion zur Arbeitsleistung herangezogen wird, und diesen Ringraum im Zeitpunkte der Explosion der Ladung mit dem Explosionsraum in unmittelbare Verbindung zu bringen, so dass durch plötzliche hochgradige Erhitzung der im Ringraum befindlichen verdichteten Luftmenge deren Expansionswirkung erheblich gesteigert wird.
Das neue, für Zweitaktmaschinen bestimmte Verfahren benutzt im Wesen denselben Vorgang in der Weise, dass die unter dem Kolben im Zylinder angesaugte Luftmenge beim Arbeitshub, in zwei regelbare Teilmengen getrennt, in Windkessel getrieben wird, von denen der eine gleichzeitig als durch die Abgase der Maschine betriebener Vorwärmer ausgebildet ist und zur Erzeugung vorgewärmter Ladung dient, wogegen der zweite Windkessel den den Explosionsraum um- schliessenden Ringraum mit hochverdichteter Luft speist, wobei Ladung und Luft aus diesen Windkesseln im geeigneten Zeitpunkte den Arbeitsräumen zugeführt wird.
Das Verfahren lässt sich in Ein-und Zweizylindermaschinen und im letzteren, Falle nicht nur mit flüssigem Brennstoff, sondern auch mit Gas durchführen.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 zur Hälfte im Achsenschnitt, zur Hälfte in Ansicht eine nach dem neuen Verfahren arbeitende Zweizylindermaschine, wobei die Kurbelwelle, die
Windkessel und die von letzteren zu den Zylindern führenden Leitungen weggelassen sind ; Fig. 2 einen wage. rechten Schnitt durch die Maschine nach der durch die Linie x#x#y#y in Fig. 1 angedeuteten Ebene, Fig. 3 einen wagerechten Schnitt, durch die Maschine nach der Linie z-z der Fig. l und die Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen der beiden Ausführungsformen der Maschine als Zwei- bzw. Einzelzylindermaschine.
Der Arbeitszylinder 1 der Maschine ist am unteren Ende geschlossen und enthält im Boden
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vier) saugventile 5 und zwei Druckventile 6 und 611.
Die Saugventile gestatten beim Rückgang des Kolbens der Luft den Eintritt in den Zylinder
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Am oberen Ende ist der Zylinder 1 durch einen die gesteuerten Ventile enthaltenden Zylinderkopf 7 abgedeckt, der zugleich als Träger für einen Rinmantel dient, der den Zylinderinnenraum in den zentralen Explosionsraum 9 und in den den letzteren konzentrisch umschliessenden Ringraum 10 teilt. Der Mantel * besitzt am oberen Hubende des Kolbens
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im unteren Teil die Dichtungsringe 15 aufnehmende äussere Kolbenmantel 16 stützt. Dieser Mantel trägt im oberen Teile einen Ringeinsatz 17, der vom Mantel durch eine wärmeisolierende Schichte 18 getrennt ist ; wodurch die Wärmeübertragung auf den Zylinder vermindert wird.
Der Kolbenmantel 16 wird auf das Ende der Flansche 14 durch eine auf das Ende der Kolben- stange 4 geschraubte Kappe 19 niedergehälten, die mit ihrem Unterrande die Bodenflansche 20 des Kolbenmantels gegen die Stützflansche 14 drückt. Die Stirnseite der Kappe 19 kann, wenn
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Ringnut 13, wogegen die Tiefe und Weite der oberen Aushöhlung des Füllstückes die Grösse der Explosionskammer bestimmt, die somit durch Auswechseln des Füllstückes 21 bedarfsweise verändert werden kann. Durch Änderung der Höhe des Kolbenmantels 16, 17 (z. B. durch aufzusetzende bzw. abnehmbare Ringe 41) kann auch der Fassungsraum des Ringraumes 10 entsprechend der Grösse des Explosionsraumes geändert werden.
Der Zylinderkopf 7 enthält die gesteuerten Ventile für den Einlass der Ladung und den Auspuff sowie die Kanäle zur Zuführung der Brennstoffladung und der verdichteten Luft in den Zylinder und zur Ableitung def Anspungase.
Der Zylinderkopf 7 nimmt das Ventilgehäuse 22 auf, das zwei Sitze 23 und 24 für das Doppelsitz-Einlassringventil 25 besitzt, das demgemäss zwei Dichtungsflächen 26 und 27 aufweist.
Der zwischen der Innenwandung des Ventilgehäuses 22 und der Aussenwandung des Ventilkörpers 25 befindliche Ringraum ist durch eine zur Achsenrichtung schrägstehende elliptische Ringfiansche 28 in zwei Räume 29 und 30 geteilt. Der unterhalb der Flansche 28 liegende Raum 29 erhält die Ladung aus explosiblem Brennstoffgemisch durch den Kanal 31 zugeleitet, wogegen m den ober der Flansche 28 gelegenen Raum 30 durch den Kanal 32 reine verdichtete Luft eingeführt wird.
Wenn kein Wert darauf gelegt wird, dass die beiden gegenüberstehenden Einlasskanäle 31
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richtung angeordnet werden. Erstere Anordnung hat aber auch noch den Vorteil, dass infolge der geringeren Bauhöhe die Dichtungsssächen der Ventile nahe aneinander zu liegen kommen, omit durch die infolge der Hitzeeinwirkung bedingte Längenansdehnung des Ventilkörpers die Dichtungswirkung an den Sitzen nicht schädlich beeinflusst wird.
Oberhalb des Ventilsitzes 24 ist im Gehäuse 22 ein Ringkanal 33 ausgespart, von dem eine Anzahl (im dargestellten Falle vier) Kanäle 34 zu dem ausserhalb des Mantels 8 gelegenen Ringraum 10 des Zylinders führen, so dass bei geöffnetem Ventil 25 einerseits die Ladung aus 29 unmittelbar in den Explosionsraum 9, andererseits die verdichtete reine Luft durch den Ringkanal,). 3 und die Kanäle 34 in den Ringraum 10 strömen kann, ohne dass sich beide Mittel miteinander nennenswert vermischen können.
Das als Hohlkörper ausgeführte Einlassventil 25 bildet zugleich Sitz und Führung für das ebenfalls,, gesteuerte Auspuffventil 35, das seinen Sitz 36 am inneren Rande des Ventütellers des Einlassventiles findet. Der zwischen den beiden Ventilen befindliche Ringraum : 17 mündet durch un Körper des Einlassventiles vorgesehene Öffnungen 38 in den durch eine Stopfbüchse 39
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Die Steuerung der Ventile erfolgt von der quer oberhalb des oder der Zylinder gelagerten Steuerwelle 44. die von der Kurbelwelle direkt mit gleicher Umdrehungszahl angetrieben wird , und Noeken 45 bzw. 46 trägt, die das zugehörige Ventil 25 bzw. 35 entgegen der Wirkung der
Schhessfedern47und48steuern.
Die Ventilkörper Rind zu diesem Zwecke mit Drucktellern 49 bzw. 50 ausgestattet, auf 'le von oben die Steuernocken drücken, wogegen ihre Unterseite eine Stütze für die Schliess- federn bddet.
'Die Verbindung der verschiedenen Kanäle mit den die verdichtete Luft aufnehmenden und diese sowie die Ladung verteilenden Windkesseln ist aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich.
Bel der Ausführung als Zweizvlindermaschine werden die auf einer Seite liegenden Druck- ventile 6, 6 der beiden Zylinder durch je ein Rohr 51 zum Windkessel 52 für die verdichtete Luft, die auf der anderen Zylinderseite liegenden Druchventile 6a, 6a durch Rohre 53 in den zugleich ) als Vorwärmer ausgebildeten und zur Herstellung der Ladung dienenden Windkessel 54 geführt.
Vom Luftwindkessel 52 führt eine Leitung. in weg, die ein Regelungsorgan 56 enthält und
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ein Rohr. 62 zerstäubt einzuführenden flüssigen Brennstoff und als Vorwärmer für das aus diesem Brennstoff und der diesem Windkessel zuströmenden Teilluftmenge gebildete Ladungsgemisch wirkt.
Die Ladung wird abwechselnd in den Explosionsraum des einen und anderen Zylinders geleitet, wogegen die verdichtete, im Windkessel 52 aufgespeicherte Luft in den zugehörigen Ringraum 10 des Zylinders eingelassen wird.
Es ist klar, dass die Stellung der Absperrvorrichtung 56 unmittelbar die Zusammensetzung der Ladung beeinflusst, indem dadurch die in den Windkessel 54 übertretende, zur Gemischbildung benutzte Luftmenge und damit auch die Menge an erzeugter Ladung bestimmt wird ; selbstredend muss das die Brennstoffzuführung regelnde (nicht dargestellte) Absperrorgan in solche Abhängigkeit von der Absperrvorrichtung 56 gebracht sein, dass bei zunehmender Drosselung des letzteren der Brennstoffzulauf gesteigert wird und umgekehrt.
Soll die Maschine mit explosiblem Gasgemisch betrieben werden, so lässt man in dem einen Zylinder nur Luft, in dem anderen nur Gasgemisch ansaugen und beide Mittel verdichten und in den zugehörigen Windkessel drücken.
In diesem Falle werden dann die beiden Druckventile ein und desselben Zylinder-miteinander verbunden oder nur ein entsprechend grösseres Druckventil an jedem Zylinder vorgesehen. Das Gasgemisch wird in gleicher Weise wie die aus flüssigem Brennstoff und Luft gebildete Ladung im Windkessel 54 vorgewärmt.
Wird die Maschine nur als Einzyiindermaschine ausgeführt, so bleiben sich, wie Fig. 5
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Druckventilen des unteren Zylinderraumes (Luftverdichtungsraum) das eine, 6, an dass zum Luftwindkessel 52, das andere an das zum Ladrrswindkessel. 54 führende Rohr 51 bzw.
53 angeschlossen ist, wobei wieder in das Verteilungsrohr J5-37 ein vom Regler der Maschine gesteuertes Al) sperr- organ 56 eingeschaltet ist, das die in die beiden Windkessel zu befördernden Luftmengen bestimmt.
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Arbeitakelben während des Auspuffhubes in den Zyhnder gesaugte Luft während des AibeitK- hubes in regelbaren Teilmengen in zwei Windkessel (52, 54) gedrückt wird, von denen der eine (52)
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