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Arbeitsverfahrell fur Verpuffungs-und Gleichdruck-Verbrennungskraftmaschinen und
Maschine zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Augenblick des Verfahrens, entweder am Ende der Verdichtung oder im Augenblick der Explosion oder unmittelbar nach erfolgter Verbrennung.
Im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren geht die Arbeitsweise gemäss der Erfindung derart vor sieh, dlss die Eröffnung des in bekannter Weise gesteuerten Einlassventils für den Dampf, dessen Druck gleich oder höher ist als der Verdichtungsenddruck, gegen Ende der Verdichtung erfolgt und in regelbarer Weise über den Zeitraum der Verbrennung des Gemisches hinaus aufrecht erhalten bleibt.
Ist der Dampfdruck gleich dem Verdichtungsenddruck, so wird der Dampf mit einem Druck zugeführt, der höher als der durch den Kolben herbeigeführte Verdichtungsenddruck der Zylinderladung ist, also in dem Intervall zwischen Explosionsdruck und Verdichtungsenddruck liegt, somit kann erreicht werden, dass sich der Druck bis zur Selbstzündung steigert.
Endzweck des Arbeitsverfahrens nach der Erfindung ist, den Brennstoffverbrauch zu verringern, den Ausbau der Maschine zu vereinfachen, einen Anlauf unter Belastung zu ermöglichen und die
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teile zu übernehmen.
Auf der Zeichnung ist eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Maschine schematisch im Längsschnitt veranschaulicht.
In dem in bekannter Weise mit einem Kühlmantel versehenen Zylinder 1 spielt der Kolben-2.
Die Zuführung des Brennstoffluftgemisches in den Zylinder erfolgt durch das Einlassventil 3, wogegen die Ableitung der Auspuffgase durch die Kanäle 4 bewirkt wird. In den Oberteil des Zylinders ist eine an ihrem Ende 5'offene Rohrleitung 5 eingebaut, die mit ihrem ausserhalb des Zylinders liegenden Ende an eine Rohrschlange 6 angeschlossen ist, die als Ausgleiehbehälter oder Dampfkessel in der noch zu beschreibenden Weise wirkt. Zwischen der Rohrleitung 5 und dem Kessel 6 ist ein gesteuertes Ventil 7 eingebaut.
Statt die Rohrschlange 6 ausserhalb des Zylinders anzuordnen, kann sie oder eine andere geeignete Behälteranordnung, die, dem gleichen Zwecke dient, auch in der Wandung des Zylinders oder im Zylinderkopf untergebracht sein. Ebenso kann an Stelle einer Rohrleitung 5 eine Anzahl von Rohren angeordnet werden, ausserdem kann statt der dargestellten auch eine andere Gestalt des'Zylinderoberteiles gewählt werden, deren Formgebung den Verlauf des im folgenden zu schildernden Verfahrens zulässt.
Der Dampf wird in dem Kessel 6 entweder durch die Auspuffgase oder durch die Abwärme der Zylinderwand oder durch beliebig andere Heizung erzeugt.
Die Arbeitsweise geht folgendermassen vor sich : Der sich dem Zylinderkopf nähernde Kolben 2 verdichtet die Ladung, die in bekannter Weise aus einem brennbaren Gemisch, gegebenenfalls auch aus reiner Luft besteht. Gegen Ende dieser Verdichtung wird unter Benutzung des gesteuerten Ventils 7 und des Rohres 5 eine Verbindung zwischen dem Kessel 6 und dem Zylinder 1 hergestellt. Diese Ver-
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bindung hält nach der Entzündung längere oder kürzere Zeit an. Der sich hiebei abspielende Vorgang ist verschieden je nach der Einstellung des Steuerventils 7. Es kann sein, dass je nach der Steuerung dieses Ventils am Ende der Verdichtung in dem Rohr 5 sich eine Gemischladung befindet oder eine
Dampfmenge, gegebenenfalls auch ein Gemisch von Dampf und Gas.
Es sind folgende Fälle möglich :
1. Der Dampfdruck ist gleich dem Verdichtungsenddruek.
2. Der Dampfdruck ist höher als der Verdichtungsenddruck und liegt somit in dem Intervall zwischen Verdichtungsenddruck und Explosionsdruck. In beiden Fällen wird, wie bereits erwähnt, das
Ventil 7 gegen Ende des Verdichtungshubes geöffnet.
Fall l : Nach der Explosion findet zunächst ein Zurückdrücken des im Rohr 5 befindlichen
Dampfes gegen den Kessel 6 und erst während der Expansion ein Einströmen des Dampfes aus dem
Rohr 5 in den Zylinder statt.
Fall 2 : Der Dampf strömt noch vor der Zündung aus 5 und 6 in den Zylinder, steigert hier den
Druck gegebenenfalls bis zur Selbstzündung, worauf zunächst wieder ein Zurückdrücken von Dampf gegen den Kessel und erst während der Expansion ein Nachströmen von Dampf aus dem Kessel in den
Zylinder stattfindet.
Querschnitt und Form des Rohres 5 sind so gewählt, dass bei noimaler Explosion die Explosions- gase selbst nicht in den Kessel eindringen können, sondern nur den in dem Rohr 5 befindlichen Dampf vor sich herschieben. Der Durchmesser des Rohres wird hiebei zweckmässig so berechnet, dass vor dem
Ventil 7 auch während der Explosion noch eine gewisse Dampfmenge verbleibt, so dass das Ventil he- durch vor der Berührung mit den heissen Explosionsgasen geschützt bleibt. Eine geeignete Wahl des
Durchmessers bewirkt weiterhin, dass eine vorzeitige Mischung der Explosionsgase mit dem Wasserdampf innerhalb des Rohres 5 bei der Explosion vermieden wird, dass also in dem Rohr 5 eine gewisse Schichtung des Wasserdampfes und der Gase erfolgt.
Erst wenn unter Zurückgang des Kolbens 2 die Expansion der Ladung erfolgt, tritt der Dampf durch die Öffnung 5'aus dem Rohr 5 in den Zylinder 1 und nimmt an der Expansion teil, wobei er durch die Berührung mit den verbrannten Gasen in der Regel sich über- hitzt. Die Steuerung des Ventiles 7 regelt die Dampfmenge, d : e an der Expansion teilnimmt. Durch
Regelung der Dampftemperatur im Kessel 6 hat man es in der Hand, das Verhältnis des Kesseldruckes zum Explosionsdruek zu regeln.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann durch den Dampf Brennstoff in den
Zylinder eingeführt werden, der an einer geeigneten Stelle des Rohres 5, z. B. nahe dem Austrittsende , eingespritzt wird. Diese Ausführungsform kommt insbesondere in Betracht, wenn der Zylinder nur
Luft ansaugt.
Wenn bei dieser Ausführungsform der Brennstoff am Ende der Verdichtung in das Rohr 5 eingeführt wird, so wird die in dieses Rohr eindringende Luft mit dem Brennstoff die erforderliche Mischung eingehen, während der von dem vorherigen Arbeitsgang in dem Rohr 5 zurückbleibende Dampf von der verdichteten Luft vor sich her gedrückt wird. Gewünschtenfalls kann man aber auch erreichen, dass der eingespritzte Brennstoff sich mit der im Zylinder verdichteten Luft oder mit dem Dampf vermischt und dadurch erhitzt, u. zw. in einstellbarer Weise.
Ferner kann man das Rohr 5 und den Kessel 6 derart anordnen, dass einige ihrer Teile überhitzt oder abgekühlt werden, um einen örtlich mehr gesättigten oder mehr überhitzten Dampf zu erhalten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Arbeistverfahren fürVerpuffungs-und Gleichdruck-Verbrennungskraftmaschinen mitEinführung von Wasserdampf als Zusatztreibmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Eröffnung des gesteuerten
Einlassorganes (7) für den Dampf, dessen Druck gleich oder höher ist als der durch den Kolben im Ver- brennungszylinder erzeugte Verdichtungsenddruck, gegen Ende der Verdichtung erfolgt und in regel- barer Weise über den Zeitraum der Verbrennung des Gemisches hinaus andauert.