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Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere einen Dieselmotor, mit einer Mehrzahl von zusammenwirkenden Zylindern,
deren Jeder aus einem Hauptzylinder mit einer Verbrennungskammer -und einem diesem
gegenüber in Achsrichtung versetzten Hilfszylinder mit einer Hilfsdruckkammer besteht,
wobei ein erweiterter Ansatz des Kolbens mit dem Hilfsdruckzylinder zusammenwirkt.
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Derartige Verbrennungskraftmaschinen sind bekannt. Es ist ferner bereits
bei mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen bekanntgeworden, zwischen der Hilfsdruckkammer
und der Verbrennungskammer eine Zuführungskammer anzuordnen, die alle Hauptzylinder
gemeinsam umgibt, und der aus der Hilfs-(fruckkammer oder den Hilfsdruckkammern
aufeinanderfolgende Ladungen verdichteter Luft od. dgl. zugeführt werden. Bei dieser
bekannten Anordnung jedoch sind die Hilfszylinder nicht gleichachsig zu den Hauptzylindern
angeordnet.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der eingangs genannten gleichachsigen
Anordnung, bei der ein erweiterter Ansatz eines jeden Hauptkolbens mit dem zugehörigen
Hilfszylinder zusammenwirkt. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine Reihe von Schwierigkeiten,
insbesondere bezüglich der Herstellung, der Kosten, der Auswechslung einzelner Teile
bei der Reparatur der Maschine, des Zusammenbaues und der Einhaltung der genauen
gegenseitigen Lage der einzelnen Teile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu
überwinden. Erfindungsgemäß ist die Zuführungskammer als getrennter Bauteil aus-,gebildet,
der sowohl die Hauptzylinder als auch die Hilfszylinder zentriert und in ihrer richtigen
gegenseitigen Lage hält. Durch diese Anordnung ergibt sich eine Reihe von Vorteilen
hinsichtlich der einfachen und billigen Herstellung, der leichten Auswecliselbarkeit
der Teile, des schnellen Zusammenbaues und der Genauigkeit der gegenseitigen Lage
der einzelnen Teile in der fertigen Maschine.
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Die Zuführungskammer ist dabei vorzugsweise zweiteilig ausgebildet,
wobei die unteren Teile für jeden Zylinder getrennt sind und mit einem Zentriereinsatz
in den Hilfszylinder eingreifen, während der obere Teil durchgehend ausgebildet
ist und der Hauptzylinder sowohl in die oberen als auch in die unteren Teile der
Zuführungskammer zentrierend eingreift, so daß durch die Zuführungskammer sämtliche
Bauteile des Motors in ihrer gegenseitigen Lage gehalten werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung geben aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. Fig. 1 ist eine Seitenansicht,
teilweise im Schnitt, eines Dreizylinder-Zweitaktmotors nach der Erfindung; Fig.
2 ist ein senkrechter Querschnitt durch die Maschine; Fig. 3 ist ein Schnitt
nach 3-3 der Fig. 1;
Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt nach 4-4 der
Fig. 2. Die in der Zeichnung dargestellte Verbrennungskraftmaschine ist eine Dieselmaschine,
bei der ein pulverisierter oder flüssiger Brennstoff in feinverteilter Form unter
hohem Druck mittels einer Einspritzpumpe in den Zylinder eingeführt wird, wenn der
Kolben sieh etwa im oberen Totpunkt oder in der Nähe des Endes seines Kompressionshubes
befindet; die durch die Kompression der Luft im Zylinder erzeugte Wärme ist das
einzige Mittel zur Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches. Die Erfindung ist jedoch
auch auf andere Verbrennungskraftmaschinen anwendbar, beispielsweise auf Benzinmotoren,
bei denen eine Mischung von feinverteiltem Brennstoff und Luft durch einen Zündfunken
zur Entzündung gebracht wird.
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Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzylindermaschine mit
drei von einem Wassermantel umgebenen Zylindern 10, 11 und 12, die in geeigneter
Weise auf ein Kurbelgehäuse 14 aufgesetzt sind. Wie insbesondere aus Fig.
1, 2 und 3 zu ersehen, enthäli jeder dieser Zylinder einen von einem
Wassermantel umgebenen oberen Teil 15 und einen nach unten gerichteten zylindrischen
Ansatz 16 von kleinerem Außendurchmesser, wodurch ein ringförmiger Absatz
17 entsteht. Auf das Kurbelgehäuse 14 aufgesetzt und in geeigneter Weise
mit ihm verbunden ist eine Mehrzahl von flachen Kastengliedern 18 (vgl. auch
Fig. 4),
die in gleicher Ebene nebeneinander angeordnet sind und
deren jedes einen nach oben gerichteten zylindrischen Ansatz 19 (Fig.
3) hat, innerhalb dessen ein Hohlraum 19a. gebildet wird, der den zylindrischen
Ansatz 16 der Zylinder 10, 11 oder 12 aufnimmt. Die drei kastenartigen
Glieder 18 nehmen insgesamt eine Fläche ein, die im wesentlichen derjenigen des
oberen Teiles des Kurbelgehäuses entspricht. Das letztere hat eine Mehrzahl von
Öffnungen, die gleichachsil- zu den Aussparungen19a der Glieder18 angeordnet sind.
Auf die kastenartigen Glieder 18 ist ein durchgehendes Glied 20 (Fig.
3) aufgesetzt, dessen äußerer Umriß im wesentlichen dernjenigen des oberen
Teiles des Kurbelgehäuses entspricht. Das Glied 20 ist hohl ausgebildet und hat
eine obere Wand 21 sowie nach unten gerichtete vertikale Wände 22, die auf den entsprechenden
vertikalen Wänden der kastenartigen Glieder 13 aufruhen und in geeigneter
Weise mit ihnen verbunden sind.
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Wie am besten -aus Fig. 2 und 3 zu ersehen, hat die ZD obere
Wand 21 des Gliedes 20 eine Mehrzahl von Öff-
nungen 23 (Fig. 2), die
gleichachsig zu den Teilen 19
der kastenartigen Glieder 18 angeordnet
sind. Der Durchmesser dieser Öffnungen 23 ist derart, daß er den freien Durchschnitt
der zylindrischen Ansätze der Zvlinder gestattet, wobei diese auf den ringförmigen
-Üsätzen 17 (Fig. 2) der oberen Fläche der Glieder 20 aufruhen, in dieser
Stellung haben die unteren Enden der Zylinder 10, 11 und 12 einen gewissen
vertikalen Abstand von ringförmigen Flanschen 24 (Fig. 2) am unteren Ende der zylind
rischen Teile 19 der Glieder 18. Die Innenkanten dieser ringförmigen
Flansche 24 sind gleichachsig zu den inneren Zylinderflächen der Hauptzylinder angeordnet
und bilden eine Fortsetzung dieser Flächen, wenn die Teile, wie in Fig. 2 und
3 dargestellt, sich in ihrer zusammengesetzten Stellung befinden.
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Die übereinander angeordneten Teile 18 und 20 bilden insgesamt
eine Zuführungskammer, welche die unteren'Teile 16 aller Zylinder umgibt.
jeder dieser Zvlinder hat eine Reihe von in gleichem Abstand um seinen Umfang herum
angeordneten Lufteinlaßöffnungen 25, die direkt unterhalb der horizontalen
oberen Wand 21 des Gliedes 20 angeordnet sind und eine freie Verbindung zwischen
der Zuführungskammer und den Verbrennungskammern 26 aller Zylinder darstellen.
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Jeder der Zylinder 10, 11 und 12 hat an seinem geschlossenen,
oberen Ende eine Brennstoff-Einspritzdüse 27 (Fig. 1 und 2); ferner
hat jeder der Zylinder einen Kolben 28.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 zu ersehen, sind im oberen
Teil des Kurbelgehäuses 14 Hilfskammern 32, 33 und 34 angeordnet, deren Innendurchmesser
ößer ist als der Durchmesser der Hauptzylinder 10,
11 und 12. Diese
Kammern sind auf gleicher Achse mit den Hauptzylindern angeordnet und stellen
ge-
wissermaßen vergrößerte zylindrische Ansätze derselben dar. Die Hilfskammern
werden vorzugsweise dadurch g' ebildet, daß zylindrische Buchsen 35 (Fig.
2 und 3) geeigneten Durchmessers in das Kurbelgehäuse eingesetzt sind, deren
untere Enden auf Absätzen36 (Fig. 2) der Lagerteile 37 des Kurbelgehäuses
aufruhen. Die oberen Enden der Buchsen35 werden durch kreisförmige Vorsprünge
38 (Fig. 3) am unteren Ende der Glieder 18 zentriert. Diese
Vorsprünge sind gleichachsig zu den Flanschen 24 der Glieder 18
angeordnet
und befinden sich in gleicher Ebene wie das obere Ende des Kurbelgehäuses 14. Auf
diese Weise halten die Glieder 18 die Hauptzylinder 10, 11
und 12 in
gleichachsiger Lage zentriert gegenüber den Hilfskammern 32, 33 und 34.
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Die Kolben 28 tragen an ihrem unteren Ende einen im Durchmesser
vergrößerten Ansatz 39 (Fig. 2), der in dem Zylinder 35 gleitet, welcher
die Hilfskammer des Hauptzylinders bildet. Der vergrößerte Ansatz 39
der Kolben
trägt Kolbenringe bekannter Anordnung.
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Wie am besten aus Fig. 2 und 3 zu ersehen, haben (lie Kammern
32, 33 lind 34 die Form eines Kreisringes; jede dieser Kammern wird durch
die zylindrische Buchse 35 und den unteren Teil des Kolbens 28 begrenzt.
Das untere Ende der Kammern wird durch'den verdickten Kolbenansatz abgeschlossen,
ihr oberes Ende wird durch Dichtungsringe 41 (Fig. 2) abgedichtet.
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Die übereinander angeordneten Glieder 18 und 20 sind im wesentlichen
hohl ausgebildet und so angeordnet, daß sie in zusammengesetztem Zustand eine Zuführungskammer
bilden, deren Inneres über die Lufteinlaßöffnungen 25 mit allen Verbrennungskammern
26 der Zylinder 10, 11 und 12 in Verbindung steht. Die öffnungen
25 sind direkt unterhalb der oberen Wand 21 des oberen Gliedes 20 in den
Wänden der Zvlinderteile 16 angeordnet. Wie insbesondere aus Fig. 2 und 4
zu ersehen, enthält das obere Glied 20 eine nach unten geöffnete Kammer 42, die
sich im wesentlichen in gleicher Höhe wiie di:e Lufteinlaßöffnungen 25 der
Zylinder befindet. Diese Kammer steht in Verbindung mit den hohlen Innenräumen der
darunter angeordneten Glieder 18, und zwar über die Öffnungen 43 (Fig.
3) in der oberen Wand der letzteren. Diese Öffnungen sind direkt unterhalb
der Lufteinlaßöffnungen 25 angeordnet; sie sind erhebliich größer als der
Umfang des Zylinderteiles 16, der durch die Öffnungen 43 hindurch nach unten
ragt. Luft oder vergaster Brennstoff, der in das Innere der Glieder 18 eingeführt
wird, kann somit frei durch die Öffnungen 43 in den Innenraum 42 der oberen Glieder
20 und von dort in die Verbrennungsräume 26 der Zylinder eintreten, wenn
der Kolben die Einlaßöffnungen 25 freigibt.
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Das Innere der Glieder 18 steht in Verbindung mit den Hilfs-Kompressionskammern
32, 33 und 34, und zwar über einen Kanal 44 (Fig. 3 und 4), der vom
oberen Ende einer jeden Kompressionskammer seitlich durch die Wand seines Zylinders
35 und die ancrrenzende Wand des Kurbelgehäuses hindurchtritt und in einen
verhältnismäßig kurzenUmgehungskanal 45 mündet, der ebenfalls am oberen Ende des
Kurbelgehäuses angeordnet ist. Das andere Ende dieses Kanals 45 steht über eine
Öffnung 46 (Fig. 1) in Verbindung mit dem Innern des Gliedes 18; diese
Verbindung kann durch ein Ventil 47 geschlossen werden.
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Das äußere Ende des seitlichen Kanals 44 steht über einen Kanal 48
des Kurbelgehäuses (Fig. 1 und 3)
in Verbindung mit der Atmosphäre
(oder einer anderen Luf tquelle im Falle -einer Dieselmaschine bzw. einer Quelle
gasförmigen Brennstoffes im Falle eines Benzinmotors). Das äußere Ende des Kanals
48 ist offen und kann Luft oder gasförmigen Brennstoff ansaugen, während ihr inneres
Ende durch ein Ventil 49 verschlossen werden kann.
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Beim Betrieb einer Maschine nach der Erfindung als Dieselmotor wird
bei der Abwärtsbewegung des Kolbens Luft aus der Atmosphäre oder einer anderen Luftquelle
in die Hilf skammern 32, 33 und 34 der verschiedenen Zylinder durch die Einlaßkanäle
48 hindurch eingesaugt. Das zugehörige Einlaß- bzw. das Umgehungsventil eines gegebenen
Zylinders ist während dieser Abwärtsbewegung des Kolbens geöffnet
bzw.
geschlossen. Da die verschiedenen Zylinder der Maschine nacheinander zur Wirkung
kommen und im Falle einer Dreizvlindermaschine um 120' (bezogen auf die Kurbelweile)
in ihrer Arbeitsweise gegeneinander versetzt sind, saugen alle Zylinder nacheinander
Luft in ihre Hilfskompressionskammern ein, die dann in den Innenraum42 der Zuführungskammer
gedrückt wird, welche allen Zylindern gemeinsam zugeordnet ist. Wenn der Kolben
eines gegebenen Zylinders seinen Aufwärtsweg beginnt, wird das zugehörige Umgehungsventil
47 geöffnet, um die Ab-
führung der Luft aus der Kompressionskammer32 bis
34 in die Zuführungskammer42 zu ermöglichen. Der in dem Zylinder35 arbeitende, vergrößerte
Kolbenteil 39 wirkt daher als Pumpe, die intermittierend eine gewisse, unter
Überdruck stehende Luftmenge durch die Kanäle 44 und 45 über das Umgehungsventil
ins Innere der Zuführungskammer 42 drückt.
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Diese Zuführungskammer wird daher mit Druckluft gefüllt und dient
als Vorratsbehälter, aus dem diese Luft direkt und unmittelbar durch die Einlaßöffnungen
25 ins Innere der Verbrennungskammer 26
befördert wird, wenn die öffnungen
25 durch den zugehörigen Kolben freigegeben werden. Die unter Druck in die
Verbrennungskammer eintretende Luft schiebt die darin enthaltenen Verbrennungsgase
aus, die durch die geöffnete Auslaßöffnung austreten. -Nachdem die eintretende Frischluft
die Verbrennungsgase ausgeschoben hat, wird sie innerhalb der Verbrennungskammer
26 bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens 28 komprimiert. Die durch diese
Kompression erzeugte Hitze bewirkt die Zündung des Brennöles, das durch die Einspritzdüse
27 etwa in dem Augenblick in feinverteiltem Zustand in den Zy-
linder
eingespritzt wird, in dem der Kolben sich in seinem oberen Totpunkt befindet. Die
entstehende Explosion des Brennstoffgemisches drückt den Kolben während seines Krafthubes
nach unten, während gleichzeitig der untere, verstärkte Teil 39 des Kolbens
des Zylinders 35 wieder Luft in die Hilfskompressionskammer einsaugt, um
diese dann in der beschriebenen Weise in die Zuführungskaimmer zu drücken.
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Das Ausschieben der verbrannten Gase aus dem Verbrennungsraum des
Zylinders wird durch den Überdruck der Luft bewirkt, die aus der Zuführungskammer
in den Verbrennungsraum geleitet wird, wobei die Zuführungskammer einen ständig
zur Verfügung stehenden Vorratsbehälter für diese Druckluft darstellt, der jederzeit
zur Einführung in den Verbrennungsraum zur Verfügung steht, wenn der Kolben die
Einlaßöffnungen25 freigibt. Zusätzlich zur Ausschubwirkung der in den Verbrennungsraum
eingeführten Druckluft tritt eine gewisse Selbstentleerung der Verbrennungsgase
aus dem Zylinder über das Auslaßventil dadurch ein, daß dieses Auslaßventil bei
der Abwärtsbewegung des Kolbens kurze Zeit vor der Freigabe der Einlaßöffnungen25
durch den Kolben öffnet.
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Wie oben erwähnt, kann eine Verbrennungskraftmaschine nach der Erfindung
auch als Benzinmotor betrieben werden. In diesem Falle werden die Einspritzdüsen
27 durch Zündkerzen oder ähnliche, geeignete Vorrichtungen zur Zündung des
in die Verbrennungskammern der Zylinder eingeführten gasfÖrrnigen Brennstoffgemisches
ersetzt. In diesem Falle wird das Brennstoff-Luft-Gemisch über die Einlaßventile49
und ihre zugehörigen Kanäle44 aus einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Quelle
in die Hilf skompress-ionskammern in der gleichen Weise eingeführt wie die Luft
für den Dieselmotor. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird dann in die Zuführungskammer
gepumpt, die einen Vo#rratsbehälter für das -unter Überdruck stehende Brennstoff-Luft-Gernisch
bildet, welc.hes ständig zur direkten und unmittelbaren Einführung in die Verbrennungskammern
der Zylinder zur Verfügung steht, wenn die Einlaßöffnungen 25 durch den Kolben
freigegeben werden. Im übrigen ist die Ausbildung der als Benzinmotor arbeitenden
Verbrennungskraftmaschine die gleiche wie bei einem Dieselmotor.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel, sondern umfaßt auch Abänderungen, die im Rahmen des Erfindungsgedankens
liegen.