DE117344C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Die Leistung

der mit einem Gemisch von Luft und Gas arbeitenden Motoren wird meistentheils infolge · der Ungleichartigkeit des Gemisches geschwächt. Man nimmt gewöhnlich an, dafs schon allein durch die Diffusion der bei jedem Hin- und Hergang des Kolbens in die Verbrennungskammer gelangenden Gase ein < gleichartiges und dichtes Gemisch von Luft und Gas genügend gesichert ist. Bei den bekannten Einrichtungen erfolgt die Lufteinströmung durch eine direct mit der atmosphärischen Luft in Verbindung stehende Oeffnung, bei welcher die Controle durch eine Regulirvorrichtung vollständig fehlt. Bei solchen An- ■ Ordnungen wird, wie das Nachfolgende noch ': zeigt, unter keinen Umständen ein dichtes, ' gleichartiges Gasgemisch hergestellt.

Der Kreisprocefs, nach welchem der Motor arbeitet, möge ein beliebiger sein; aufserdem soll angenommen werden, dafs der Kolben sich beim Anlaufen der Maschine im hinteren todten Punkte befindet und sich nach vorn schiebt. Die Einströmung der Gase in die Verbrennungskammer ist durch die Steuerungsorgane geregelt, welche während bestimmter Zeiten den Gasen einen gewissen Durchgangsquerschnitt frei lassen. Die einströmende Gasmenge ist aufserdem eine Function vorgenannter Factoren, sowie des in den Leitungen vorhandenen Druckes, und kann innerhalb gewisser' Grenzen durch den Regler verändert werden.

Dagegen ist die Einströmung der zur Ver- _: brennung nöthigen Luftmenge von keiner Regulirvorrichtung abhängig. Bei jeder Geschwindigkeit des Motors ist dieselbe nur von der Einströmungsöffnung, sowie von der Stellung des Kolbens abhängig, welcher jedesmal annähernd die gleiche Luftmenge in den Cylinder einsaugt. Die Ungleichmäfsigkeit der Zusammensetzung des Gemisches ist eine Folge der ungleichen Luft- und Gaseinströmung. Ebenso ist ein weiterer Grund für die Ungleichartig-, keit des Gemisches darin zu suchen, dafs der Kolben mit. ungleichmäfsiger Geschwindigkeit hin- und hergeht.

Bei jeder Maschine, bei welcher die hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens in eine drehende umgesetzt wird, ist die Geschwindigkeit dieses Kolbens in den todten Punkten gleich Null und erreicht ihr Maximum. gegen Mitte des Hubes.

Unter diesen Gesichtspunkten betrachte man zuerst einmal den Verlauf der Gaseinströmungsperiode in den Cylinder. Bei Beginn des Hubes ist die Ventilöffnung für das Gas noch klein und gestattet nur eine schwache Einströmung; der Kolben bewegt sich aber weiter, wodurch die Einströmung immer stärker wird. Befindet- sich die Maschine nun im vollen Gange, so ruft die plötzliche Umkehr der Bewegung des Kolbens bei gleichzeitiger kleiner Einströmungsöffnung ein Drosseln der Gase hervor. Dieses Drosseln nimmt beim weiteren Anheben des Ventiles ab, und gegen die Mitte des Kolbenhubes,. in welcher Stellung . das Ventil ganz offen ist und der Kolben seine gröfste Geschwindigkeit erreicht hat, wird das Gas durch denselben in gröfseren Mengen auf-

gesaugt. Gegen Ende des Hubes beginnt von Neuem das Schliefsen des Ventiles, die Geschwindigkeit des Kolbens nimmt ab, und das Einströmen des Gases erfolgt .in kleineren Quantitäten.

Für die Lufteinströmung ist der Vorgang nicht derselbe. Die Luft strömt durch, eine Oeffnung ein, deren Querschnitt während des ganzen Hubes frei bleibt. Die angesaugte Luftmenge hängt hier nur von der veränderlichen Kolbengeschwindigkeit ab, bei Beginn und Ende des Hubes findet kein Drosseln statt. Dasselbe tritt ein, wenn der Kolben sich annähernd in der Hubmitte befindet, wobei die Luft durch eine an Querschnittsgröfse gleichbleibende Oeffhung mit gröfster Geschwindigkeit nachströmen mufs. Die Folge davon ist, dafs an den Hubenden die Luftzuströmung im Verhältnifs zur Gaszuströmung stärker, in der Hubmitte dagegen schwächer ist.

Denkt man sich nach dem bis jetzt Gesagten den inneren Cylinderraum mit dem Gasgemisch gefüllt und in Schichten eingetheilt, welche zur Kolbenfläehe parallel sind, so enthalten die den Cylinderenden nächsten Schichten zu viel Luft, die mittleren dagegen zu viel Gas.

Es wäre falsch, anzunehmen, dafs die Wirkung der Diffusion oder die durch den Rückgang des Kolbens bewirkte Compression zur Herstellung eines gleichartigen Gasgemisches genügen würde. Die Diffusion tritt nur mit einer gewissen Langsamkeit ein, und zwar ganz besonders bei Gasen von verschiedener Dichte. Wenn nun auch durch die Compression das . Gemisch des Gases und der Luft inniger wird, so wird trotzdem die vollständige Gleichartigkeit des Gemisches nicht erreicht. Dieser Mangel an Gleichartigkeit des Gasgemisches verursacht bei der Entzündung eine unvollständige Verbrennung. Ferner wird durch das Vorhandensein der unvollständig verbrannten Gase die Explosionskraft geschwächt. Der Druck auf den Kolben wird dadurch ebenfalls geschwächt, die Leistung der Maschine geringer und der¹ Gasverbrauch gröfser.

Die Anordnung, welche aus beiliegender Zeichnung ersichtlich ist, hat nun den Zweck, diese Uebelstände zu beseitigen. · Die Einströmungsöffnungen α und b (in der Zeichnung punktirt dargestellt), sind durch Ventile c und d geschlossen, welche durch Spiralfedern ff auf ihren Sitzflächen festgehalten werden. Das Mischen der Gase findet im Raum e statt, welcher über den symmetrisch angeordneten Ventilen c und d sich befindet. Das Gemisch gelangt durch das grofse regulirbare Ventil h, welches ähnlich wie die oben erwähnten angeordnet ist, zum Motorcylinder. Das Anheben und Schliefsen dieser drei Ventile geschieht durch die Verschiebung einer Muffe g, welche auf einer cylindrischen Führung gleitet. Diese Muffe wirkt durch Stofsknaggen / / auf die Ventile c und h, während ein Expansionshebel k, welcher mit dem Hebel eines Centrifugal- oder auch eines anderen Reglers verbunden ist, die Weite der Oeffnung des Ventiles d regulirt. Der Hebel m überträgt seine Bewegung auf die Muffe g und bethätigt auf diese Weise die Steuerungsorgane des Motors. Das genaue Einstellen der Stofsknaggen // ist durch Stellschrauben ermöglicht, so dafs die Ventile c und h zweckmäfsig angehoben und geschlossen werden können. Das Ventil d dagegen ist durch das Hin- und Hergehen der Muffe g_r welche sich der Geschwindigkeit der Maschine entsprechend stellt, und durch die Stellung, welche der Expansionshebel k unter Einwirkung des Reglers nimmt, geregelt.

Die Anordnung dieses Mechanismus ist bekannter Art.

Das Mischen der Luft und des Gases geschieht, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, in der Kammer e; beim Oeffnen des Ventiles h tritt das Gasgemisch in die Verbrennungskammer ein, und zwar in einem Verhältnifs, welches während der Dauer des ganzen Hubes gleich bleibt. Wenn, wie vorher schon erwähnt wurde, der innere Raum des Cylinders in Schichten eingetheilt gedacht ist, welche parallel zu den Kolbenflächen sind, so wäre in jeder Schicht die Zusammensetzung des Gasgemisches eine gleiche. Wird mittelst Schraube und Stofsknaggen / / der Anhub des Ventiles c in geeigneter Weise geregelt, so ist das Einströmen der Luft in der richtigen Gewichtsmenge, wie sie zur vollständigen Verbrennung nothwendig ₍ ist, erreicht. Aufserdem erzielt man auf diese ' Weise die Maximalleistung bei minimalem Gasverbrauch.

Die Bethätigung des Gasventiles mittelst des Reglers geschieht unter den bei Gasmotoren üblichen Verhältnissen.

Schliefslich sei noch bemerkt, dafs zur Erzielung eines vollkommen gleichartigen Gasgemisches die Einströmungsgeschwindigkeit eine bedeutende Rolle spielt.

Geht man näher auf diese Betrachtung ein, so erkennt man bald, dafs bei der grofsen Einströmungsgeschwindigkeit, welche den Viertaktmotoren eigen ist, und welche im vorliegenden Falle von Y₃ bis zu Y₆ Secunde schwanken kann, die Formen und Dimensionen der Einströmungsöffnungen eine grofse Rolle spielen.

Es ist nun festgestellt, dafs es für die Bedürfnisse der Praxis nicht allein nothwendig ist, ein vom Motor selbst gesteuertes Luft- und Gasventil anzuordnen, sondern auch die Rohrleitungen, Ventile und inneren Formen für die Einströmung der Luft und des Gases einander ähnlich zu gestalten, damit die Reibungs-

widerstände und Ursachen verspäteter Einströmung gleich bleiben.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung zur Erzielung eines gleichartigen Gemisches von Luft und Gas, dadurch gekennzeichnet, dafs die in ihren Formen und Kanälen gleich gestalteten und von demselben Organ von der Steüerwelle aus bethätigten Luft- und Gasventile symmetrisch und unter dem, von demselben Organe angetriebenen Mischventil angeordnet sind, um alle "drei Ventile gleichzeitig bethätigen zu können.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.