Viertaktverbrennungskraftmaschine mit Einblaseluftkompressor. Die Erfindung bezieht sich auf im Vier takt wirkende Verbrennungskraftmaschinen, welche mit Brennstoffeinblasung arbeiten und mit zur Erzeugung von Einblaseluft dienen den Kompressoren ausgestattet sind. Die Er findung zielt darauf ab, den Arbeitszylindern solcher Viertaktmaschinen eine grössere La dung zuzuführen, als dem Ansaugvolumen der Arbeitszylinder entspricht.
Die Erfindung be steht darin, dass der Einblaseluftkompressor während eines Arbeitsspiels der Maschine Einblaseluft und getrennt von dieser Ladeluft erzeugt und dass die Einblaseluft und die Ladeluft zu verschiedenen Zeiten in den Ar beitszylinder eingeführt werden. Die Vorteile eines solchen Arbeitsverfahrens bestehen darin, dass es mit Zuhilfenahme des Einblaseluft- kompressors durchgeführt. wird, welcher an der Maschine bereits vorhanden ist, und dass es nicht erforderlich ist, besondere Hilfspum pen anzuordnen, welche die Maschine ver teuern.
Die Bewegungen des Kompressor und Arbeitszylinderkolbens können leicht so miteinander in Beziehung gebracht werden, dass sich beim Laden der Arbeitszylinder der günstigste Wirkungsgrad der Ladepumpe er gibt.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfin dungsgegenstand in drei beispielsweisen Aus führungsformen, und zwar stellt Fig. 1 eine Einzylindermaschine mit einem einstufigen Kompressor dar, welcher nur einen Teil der Ladeluftmenge für die Arbeitszylinder liefert, Fig. 2 eine Zweizylindermaschine mit in der Mitte zwischen den Arbeitszylindern liegen dem Stufenkompressor, welcher die gesamte Ladeluftmenge für die Arbeitszylinder liefert, wobei dessen Ladehübe durch Ventile des Arbeitszylinders gesteuert werden,
und Fig. 3 eine Zweizylindermaschine mit einem am Maschinenende angeordneten StufeDkompres- sor, welcher beim Aufwärtshub einen Teil der Ladeluft und beim Abwärtshub die Ein blaseluft erzeugt.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das Kurbelgehäuse, 2 den Arbeitszylinder und 3 den Kompressor zylinder. Der Kompressor erzeugt bei jedem Druck hub abwechselnd einmal die für eine Ver brennung erforderliche Einblaseluft und das andere Mal einen Teil der für ein Arbeitsspiel notwendigen Ladeluft. Er erhält seinen An trieb durch Schwinghebel 4 und (jelenkstange 5; 6 ist das Ansaugventil des Kompressors. Die Druckluft wird über ein Druckventil durch eine besondere Leitung (in der Figur nicht gezeichnet) zur Einspritzstelle und über ein zweites Druckventil 7 in die Ladeluft leitung befördert, welche gegen den Zylinder durch ein Ventil 8 abgeschlossen ist.
Der die Einblaseluft erzeugende Druck hub des Kompressors fällt zeitlich mit dem Verdichtungshub und der die Ladeluft erzeu gende Druckhub mit dem Auspuffhub der Maschine zusammen. Der dem Ansaugvolumen des Arbeitszylinders entsprechende Teil der Ladeluft wird während der Ansaugperiode in dem Arbeitszylinder gesaugt.
Die vom Kompressor verdichtete Ladeluft wird zunächst in die Rohrleitung zwischen den Ventilen 7 und 8 übergeschoben, welche wie ein Ausgleichsbehälter wirkt. Bei Beginn des Verdichtungshubes im Arbeitszylinder strömt die Luft bei geöffnetem Ventil 8 in den Arbeitszylinder über. Der Ü berschiebungs- beginn der Ladeluft in die als Zwischenbe hälter wirkende Rohrleitung ist abhängig von der Spannung des in der Rohrleitung von der vorhergehenden Überführung zurückgebliebe nen Ladeluft. Der Fassungsraum der Rohr leitung wird zweckmässig so gross gewählt, dass während der Überschiebung im Behälter keine schädlichen Spannungsschwankungen entstehen.
Der nach der Überführung im Behälter verbleibende Überdruck soll praktisch nicht grösser als ungefähr 0,5 Atm. sein. Es ist dann auch die höchste Spannung im Kom- pressorzylinder während des Ladedruckhubes nicht wesentlich höher als ungefähr 0,5 Atrn. Bei dem auf den Ladeluftdruckhub folgenden Einblaseluftdruckhub wird, da die zweite Ver bindungsleitung mit dem Arbeitszylinder einen nur geringen Inhalt hat und der schädliche Raum klein ist,
die Verdichtungsspannung des Kornpressors naturgemäss höher als die Verdichtungsendspannung im Arbeitszylinder. Die Überschiebung des Einblasemittels be ginnt, wenn das. Einblasemittel den höchsten Druck hat.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Zweizy- lindermaschine ist der Kompressor 1 in der Mitte zwischen den beiden Arbeitszylindern 2 und 3 angeordnet. Die Arbeitskurbeln 4 und 5 sind gleichgerichtet, während die Korn- pressorkurbel 6 um 180 gegen die Arbeits kurbeln versetzt ist.
Der Kompressorkolben ist stufenförmig ausgebildet und erzeugt durch die grössere Bodenfläche 7 die gesamte Lade luft und durch die kleinere Stufenfläche 8 die Einblaseluft. Die Ladeluft wird abwechselnd bei einem Druckhub des Kompressors in den Zylinder 2 und bei einem zweiten Druckhub in den Zylinder 3 übergeführt. Die Über schiebung beginnt in der untern Totlage des Kompressorkolbens und in der obern Totlage des Arbeitskolbens und ist in der obern Tot lage des Kompressorkolbens beendigt.
Bei Beginn der LTberschiebung herrscht im Kom- pressorzylinder atmosphärischer Druck und am Ende der Überschiebung ein dem grösseren Hubvolumen des Kompressors entsprechender höherer Druck. Da je ein Saughub der Ar beitszylinder mit einem Druckhub des Kom- pressors zusammerrfällt, können die Ventile 9 und 10 des Arbeitszylinders gleichzeitig zum Steuern der Überströmung verwendet werden. Die Ladeluft wird während der Ansaugperiode direkt in die Arbeitszylinder übergeschoben und befindet sich am Ende der Saughübe unter Überdruck.
Dieser Druck ist um so höher, je grösser das Verhältnis des Kom- pressorhubvolumens zum Ansaugvolumen der Arbeitszylinder gewählt wird.
Das Hubvolumen der Kompressorstufe 7, welche die Ladeluft erzeugt, ist so zu be stimmen, dass das Gewicht der Ladeluft grösser wird als das Gewicht der dem Ansaugvo lumen eines Arbeitszylinders entsprechenden Luft.
Die die zwei Verdichtungsstufen dar stellenden Pumpenräume können miteinander derart verbunden werden, dass die Ladeluft druckstufe gleichzeitig den Niederdruckzylin- der der Einblasedruckluftstufe bildet. Hierfür ist nur die Einschaltung eines Zwischenbe hälters erforderlich, welcher gegen die Nieder druckstufe und gegen die Hochdruckstufe durch Ventile oder dergleichen absperrbar ist, wobei das gegen die Niederdruckstufe ab schliessende Ventil beim Druckhub des Kol bens 7 geöffnet und dadurch der Behälter mit Ladeluft gefüllt wird, während das gegen die Hochdruckstufe abschliessende Ventil beim Saughub die Stufe 8 öffnet, wodurch die Hoch druckstufe die Ladeluft aus dem Zwischen behälter ansaugt.
Wenn in die Verbindungsleitung zwischen beiden Druckstufen ein entsprechendes Ab schlussorgan eingeschaltet wird, so ist es im Bedarfsfalle möglich, durch eine geeignete Verstellung dieses Organes die Verbundwir kung ausser Tätigkeit zu setzen und jede der beiden Stufen für sich allein wirken zu lassen. Der Ladeluftdruck wird dann grösser und der Einblaseluftdruck kleiner.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Zwei- zylinderinaschine mit den Arbeitszylindern 1 und 2 und dem Stufenkompressor 3 wird durch die Bodenfläche des Kolbens ein Teil der Ladeluft und durch dessen Stufenfläche das Einblasedruckmittel erzeugt. Bei je zwei aufeinanderfolgenden Druckhüben tritt die Ladeluft einmal in den Arbeitszylinder 1 und das andere Mal in den Arbeitszylinder 2 über. Der Übertritt erfolgt nach dem Schliessen des Ansaugventils jenes Arbeitszylinders, welcher nach dem Ansaugen geladen wird. Die vom Kompressor gelieferte Ladeluft wird im Pum penraum 4 erzeugt und durch Ventil 5 in die Überströmleitung 6 geschoben.
Der Über tritt der Ladeluft in die beiden Arbeitszylin der erfolgt durch Ventile 7 oder B.
Durch an der Pumpe angebrachte Ventile 9 und 11 und durch eine zwischen diesen Ventilen angeordnete, durch einen Dreiweg hahn 12 steuerbare Rohrleitung 10 wird die Ladeluftstufe der Pumpe der Einblaseluft- stufe der Pumpe als Niederdruckstufe vorge schaltet; wenn der Dreiweghahn die gezeich nete Lage einnimmt; wird aber der Dreiweg hahn 12 aus der gezeichneten Stellung um <B>90'</B> im Sinne des Uhrzeigers verdreht und das Ventil 9 offen gehalten, so wird die Ladeluft durch Rohrstutzen 13 ein- und aus geschoben, und es wird keine Ladeluft ge fördert.
Bei einer Verdrehung des Dreiweg hahnes 13 aus der gezeichneten Stellung um 90 im entgegengesetzten Sinne des Uhr zeigers wird die Einblaseluft direkt in den Ringraum aus dem Freien angesaugt. Die Einblaseluftpumpe arbeitet dann mit einer einzigen Kolbenstufe, welche in der Regel genügt.
Die Überschiebung der erzeugten Einblase luft vom Kompressor in die Arbeitszylinder erfolgt durch eine Rohrleitung 14. Letztere ist mit der Überströmleitung 6 für die vom Kompressor erzeugte Ladeluft verbunden, und die Ventile 7 und 8 dienen nicht nur als Ladelufteinlassorgane, sondern auch als Brenn stoffeinlassorgane.
Der erforderliche Einblasedruck wird da durch erreicht, dass die Überschiebung der Ladeluft unter hohem Druck also am Ende des Verdichtungshubes erfolgt, was - durch entsprechendeKurbelversetzung erzielt werden kann. Die Leitung 6 ist dadurch nach der Überschiebungsperiode mit hochgespannter Ladeluft gefüllt, so dass bei der folgenden Überschiebung der von der Kolbenstufe er zeugten Einblaseluft ein genügend grosser Einblasedruck erreicht wird.