DE124006C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVtI 24006 KLASSE 46 h.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. September 1900 ab.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für solche Verbrennungskraftmaschinen, bei denen durch eine oder mehrere vom Arbeitskolben gesteuerte Oeffnungen am Umfang des Arbeitscylinders zunächst Spülluft zur Entfernung der Rückstände und darauf der durch eine besondere Ladepumpe verdichtete gasförmige Brennstoff bezw. ein Brennstoffluftgemisch in den Arbeitscylinder eingeblasen wird.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine wird durch die Zeichnung im wagerechten Längsschnitt schematisch dargestellt. In dem Arbeitscylinder .4, welcher mit einem gesteuerten Auslaßventil versehen ist, bewegt sich der· Arbeitskolben B, der durch die Kolbenstange C mit dem Kolben D der Ladepumpe E verbunden ist. Die Kolbenstange C geht durch die Ladepumpe und trägt am anderen Ende den Kreuzkopf F, an dem das Kurbelgetriebe angreift. Auf der Zeichnung befindet sich der Arbeitskolben im inneren Todtpunkte. Im Verbrennungsraum G des Arbeitscylinders befindet sich hochverdichtetes brennbares Gemenge, während in dem den Arbeitscylinder ringförmig umgebenden Sammelraum H durch den vorhergegangenen Verdichtungshub der Ladepumpe gasförmiger Brennstoff bezw. Gemisch bis auf einen geringen Ueberdruck, 0,4. bis 0,5 Atm., verdichtet worden ist. In dem gleichfalls ringförmigen Sammelraum / befindet sich Spülluft von annähernd atmosphärischer Spannung. Die Ladepumpe hat auf der nach dem Kreuzkopf hin gelegenen Seite eine weitere Menge Spülluft durch den Stutzen K und das Saugventil L angesaugt. Es erfolgt nun im Arbeitscylinder die Entzündung des hochverdichteten Gemenges, worauf der Kolben B seinen Arbeitshub beginnt, während gleichzeitig der Kolben D auf der nach dem Arbeitscylinder hin gelegenen Seite durch den Stutzen M Gas und durch den Stutzen JV Luft ansaugt, die sich in der Saugleitung O mischen und durch das Saugventil P in die Ladepumpe gelangen. Auf der nach dem Kreuzkopf hin gelegenen Seite verdichtet der Kolben D die vorher angesaugte Luft und drückt sie durch das Druckventil Q und die Rohrleitung R in den Sammelraum /. Gegen Ende des Arbeitshubes wird das Auslaßventil durch die Steuerung geöffnet, so daß die im Arbeitscylinder enthaltenen Verbrennungsrückstände zum größten Theil entweichen. Wenn infolge dessen die Spannung im Arbeitscylinder bis auf etwa 1 Atm. abs. gesunken ist, öffnet der Arbeitskolben B zunächst die in den Sammelraum / mündenden Oeffnungen a, worauf Preßluft in den Arbeitscylinder strömt und den Rest der Verbrennungsrückstände aus diesem hinaustreibt. Dadurch sinkt auch im Raum J die Spannung bis auf annähernd 1 Atm. Nunmehr öffnet der Arbeitskolben während des letzten Theiles dieses Hubes die in den Sammelraum H mündenden Oeffnungen b, und es strömt nun ein der vorausgegangenen Verdichtung entsprechender Theil des Brennstoffes bezw. Gemisches in den Arbeitscylinder. Dabei kann unter Umständen auch noch ein Nachströmen von Luft aus den Oeffnungen α stattfinden und sich mit dem Brennstoff bezw. mit dem Gemenge vermischen. Der Brennstoff bezw. das Gemisch wird nach Schluß des Auslaßventils bei dem nun folgenden Verdichtungshube des Arbeitskolbens in den Verbrennungsraum G auf hohe Spannung,

(2. Auflage, ausgegeben am 28. Juni igoj.l

etwa IO Atm., verdichtet, während gleichzeitig der Kolben D den angesaugten Brennstoff bezw. das Gemisch durch das Druckventil S und die Rohrleitung T nach dem Sammelraum H befördert und dort wieder auf die Spannung von etwa 0,4 bis 0,5 Atm. Ueberdruck bringt. Nach Erreichung der inneren Todtpunktlage wiederholt sich der Vorgang, und zwar während einer Kurbelumdrehung, so daß die Maschine im Zweitakt arbeitet.

Die Ladepumpe fördert auf der dem Arbeitscylinder zugewendeten Seite Gemisch von gleichbleibender Zusammensetzung und auf der anderen Seite Spülluft. Die Raumverhältnisse der Rohrleitungen T und V und des Sammelbehälters H einerseits und der Rohrleitung R und des Sammelbehälters J andererseits sind so gewählt, daß bei der höchsten Arbeitsleistung der Maschine gegen Ende des Arbeitshubes in der Rohrleitung R und im Sammelbehälter J ein Druck herrscht, der um einen geringen Betrag höher ist, als der Druck in der Rohrleitung T und dem Sammelbehälter H. Es kann dies mit Leichtigkeit etwa dadurch erreicht werden, daß man das Hubvolumen der Ladepumpe um einen bestimmten Betrag größer wählt, als die für eine Maschinenumdrehung höchstens erforderliche Gemisch-Fördermenge. Alsdann läßt man, um nicht zu viel Gemisch zu fördern, die Pumpe auf der dem Arbeitscylinder zugewendeten Seite mit einem entsprechenden Unterdruck ansaugen, während man auf der anderen Seite Spülluft mit atmosphärischer Spannung ansaugen läßt. Auf diese Weise kann man erreichen, daß im Sammelbehälter J sogar dann noch ein höherer Enddruck erzielt wird als im Sammelbehälter H, wenn man einen Theil der angesaugten Spülluft während der Verdichtung durch ein Ventil oder eine Drosselklappe W ins Freie entweichen läßt. Durch Verstellung der Drosselklappe W kann die ins Freie entweichende Spülluftmenge und somit auch der Enddruck in J verändert werden. Es ist nun neben den ■ Sammelräumen H und J noch ein dritter ringförmiger Sammelraum ^angeordnet, der durch einegroße Anzahl kleiner Bohrungen/ mit dem Sammelraum if dauernd in Verbindung steht, während er mit der Rohrleitung R und dadurch auch mit dem Sammelraum / zeitweise durch das selbsttätige Ventil X verbunden wird. Das Ventil X läßt niemals Brennstoff bezw. Gemisch aus dem Sammelraum Z nach der Leitung R gelangen, wohl aber Spülluft aus der Leitung R nach dem Sammelraum Z.

Angenommen nun, bei einer bestimmten Leistung der Maschine sei Beharrungszustand eingetreten und der Regler habe durch die Stellzeugstange q und den Hebel r einerseits die Drosselklappe W, ferner durch den Winkelhebel p, Stange i und Winkelhebel /; andererseits den auf der Steuerwelle d längsseits verschiebbaren Nocken c so eingestellt, daß durch Drosselklappe W eine solche Menge Spülluft ins Freie entweicht und durch Rohrleitung V und Rücklaufventil U, wenn letzteres während des Gemisch-Saughubes vom Nocken c geöffnet wird, eine solche Menge Gemisch aus der Druckleitung Γ nach der Saugleitung O zurücktritt, daß im Sammelraum / ein etwas höherer Enddruck erzielt wird, als im Sammelraum H und somit auch im Sammelraum Z. Und zwar soll dieser Druckunterschied so groß sein, daß ihm die Federbelastung des Ventils X gerade noch das Gleichgewicht hält. Das Ventil X wird somit während des Beharrungszustandes dauernd geschlossen sein. Tritt nun eine Aenderung des Betriebszustandes ein, etwa derart, daß die Belastung der Maschine vermindert wird, so geht die Reglermuffe nach oben und verschiebt die Stellzeugstange q in der Richtung des mit y bezeichneten Pfeiles, und der Nocken c wird so verschoben, daß er das Ventil U weiter öffnet, so daß also mehr Gemisch aus T nach O zurücktritt und demnach der Enddruck in H geringer wird als bisher. Gleichzeitig wird durch die Aufwärtsbewegung von q die DrosselklappeW weiter geschlossen, so daß jetzt weniger Spülluft ins Freie entweicht, somit der Enddruck in J höher wird als bisher. Der Druckunterschied zwischen dem Sammelraum J und den Sammelräumen Hund Z wird also jetzt größer, das Ventil X hebt sich und es tritt Spülluft in den Sammelraum Z, um von da durch die Oeffnungen/ in Form einzelner Ströme in den Sammelraum H einzudringen und das hier befindliche Gemisch zu verdünnen. Dadurch stellt sich der normale Druckunterschied zwischen den Räumen für Spülluft und Gemisch genau oder doch sehr annähernd wieder her und das Ventil X schließt sich. Bei der durch den Arbeitskolben bewirkten Freilegung der Oeffnungen b strömt nun annähernd dieselbe Gemischmenge wie vorher in den Arbeitscylinder; in dieser ist jedoch jetzt weniger Brennstoff enthalten.

Diese Regelung arbeitet also durch Veränderung des Mischungsverhältnisses. Die Aenderung wird aber unmittelbar vor den Einströmlöchern b vorgenommen. Wirkt nun der Regler schnell, so kommt schon unmittelbar nach dem die Beschleunigung bewirkenden Arbeitshube gasärmeres Gemisch zur Einströmung. Dabei können die vom Regler bewirkten Aenderungen der zurückströmenden Gemischmenge bei Ό und der ausströmenden Spülluftmenge bei W leicht in ein solches Abhängigkeitsverhältniß gebracht werden, daß sich im Sammelraum H stets derselbe Enddruck einstellt oder die verschiedenen Enddrucke nur sehr "wenig von einander abweichen, daß also auch stets annähernd dieselbe Gemischmenge in den Arbeitscylinder einströmt.

Statt des selbstthätigen Ventils X kann auch ein vom Regler beherrschtes Ventil verwendet werden.

Zur Veränderung des Enddruckunterschiedes zwischen den Sammelbehältern J und £fkann statt der Anwendung eines Rücklaufventils U und eines Drosselorganes W auch die Einrichtung getroffen werden, daß in die Saugleitungen O und K vom Regler verstellbare Drosselorgane eingebaut werden.

Es ist nicht unbedingt nöthig, die Spülluft aus einem besonderen Sammelbehälter Z in den Gemisch-Sammelbehälter H überströmen zu lassen, sondern die Ueberströmung kann auch direct aus dem Sammelbehälter J erfolgen, etwa durch eine Anzahl federbelasteter Ventile, die in die Scheidewand 5 zwischen den Räumen / und H eingebaut sind und sich nach dem Raum H hin öffnen.

Die Förderung von Brennstoff und Spülluft braucht nicht mittels einer gemeinsamen Ladepumpe zu erfolgen, sondern es können auch zwei besondere Pumpen, eine für Brennstoff und eine für Spülluft, angeordnet werden.

Die Brennstoffpumpe kann auch so eingerichtet werden, daß sie nicht Gemisch, sondern reinen Brennstoff fördert. In diesem Falle werden die Verhältnisse so gewählt, daß sich das Ventil X bei jeder Umdrehung der Maschine öffnet, so daß also auch bei der höchsten Leistung Spülluft in den Brennstoff-Sammelbehälter eintritt, allerdings in geringerer Menge als bei niedrigeren Leistungen.

In jedem Falle aber — und dies ist das wesentliche Merkmal des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens — findet einer^ seits die Aenderung der Gemischbildung ganz in der Nähe der Einströmöffnungen statt, so daß das veränderte Gemisch möglichst schnell in den Arbeitscylinder gelangt, und tritt anderer-. seits die Gemischbildung vor der Einströmung in den Arbeitscylinder ein, so daß der Mischung eine möglichst lange Zeit bleibt, sich durch Diffusion inniger zu gestalten.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Regelungsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen, bei denen durch eine oder mehrere vom Arbeitskolben gesteuerte Oeffnungen am Umfange des Arbeitscylinders zunächst Spülluft und darauf der durch eine besondere Ladepumpe verdichtete gasförmige Brennstoff bezw. verdichtetes Brennstoffluftgemisch in den Arbeitscylinder eingeblasen, wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied, der sich vor Einführung der Spülluft und des Brennstoffes bezw. Brennstoffluftgemisches in den Arbeitscylinder zwischen dem Druck in der Spülluftleitung (R) und dem Druck in der Brennstoff- bezw. Gemischleitung (T) einstellt, durch Einwirkung eines Reglers derart verändert wird, daß bei Verminderung der Arbeitsleistung der Maschine der Betrag, um den der Druck der Spülluft den des Brennstoffes bezw. des Brennstoffluftgemisches übersteigt, größer wird und umgekehrt, wodurch eine mehr oder minder große Menge Spülluft durch ein oder mehrere selbsttätige oder gesteuerte Ventile (X) hindurch in die Leitung für Brennstoff bezw. Gemisch hinübergetrieben wird und eine entsprechende Verdünnung des Brennstoffes bezw. des Brennstoffluftgemisches bewirkt, zu dem Zwecke, einerseits das so gebildete bezw. veränderte Gemisch möglichst schnell in den Arbeitscylinder einzuführen, andrerseits'die Bildung von ■ Gemisch bezw. die Aenderung des Mischungsverhältnisses schon vor dieser Einführung zu bewirken und dadurch dem Gemisch möglichst viel Zeit zur Diffusion zu lassen.
2. 2. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Regelungsverfahrens nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch eine zwischen der Druckleitung (T) und der Saugleitung (O) für den Brennstoff bezw. das Brennstoffluftgemisch eingeschaltete RücklaufleitungfF^'mit vom Regler beeinflußten Ventil (U), wodurch der Druck in dem Brennstoff- bezw. Gemisch-Sammelbehälter (H) innerhalb gewisser Grenzen in bekannter Weise verändert wird, ferner durch eine in der Druckleitung (R) für Spülluft angeordnete, vom Regler beherrschte Drosselklappe (W), die eine mehr oder minder große Menge Spülluft entweichen läßt und dadurch innerhalb gewisser Grenzen eine Veränderung des Druckes der Spülluft bewirkt, und endlich durch einen neben dem Brennstoffbezw. Gemisch-Sammelraum (H) angeordneten, mit diesem durch Oeffnungen (J) in Verbindung stehenden Sammelraum^Z/, von dem eine mit einem Ventil (X) versehene Leitung nach der Druckleitung (R) der Spülluft führt, so daß, wenn der Druck der Spülluft den des Brennstoffes bezw. des Brennstoffluftgemisches um einen gewissen Betrag übersteigt, das Ventil (X) geöffnet wird und eine bestimmte Menge Spülluft in den Sammelbehälter (Z) und von hier durch die Oeffnungen (J) in den Sammelbehälter (H) strömt, um den in letzterem befindlichen Brennstoff bezw. das Brennstoffluftgemisch zu verdünnen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.