DE1451823A1 - Kreiskolben-Dieselmotor - Google Patents
Kreiskolben-DieselmotorInfo
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Description
REGIS NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10, Avenue Emile Zola,
BILLANOOURT (Seine) - Frankreich
BILLANOOURT (Seine) - Frankreich
Die Erfindung betrifft einen Kreiskolben-Dieselmotor,
Es ist bereits ein Kreiskolbendieselmotor vorgeschlagen worden, bei dem ein η Flügel aufweisenden Kolben von
epizykloidalem Profil exzehtriseh in einem feststehenden
Umsohliessungsgehäuse mit (n+1) Ausnehmungen umläuft, die
(n+1) Arbeitskammern bilden, und der mit zylinderisohen Verbrennungskammern von gleicher Länge wie die Erzeugende
des Kolbens und Einlassleitungen versehen ist, deren Mittelebene jeweils mit der Mittelebene des Kolbens zusammenfällt.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, einen solchen Motor mit einem Auspuffgas-Turbokompressor zu kombinieren,
bei dem die Steuerung der Turbine mit teilweiser Ein-
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ORIGINAL INSPECTED
1 HO 1 Ό£.Ο
spritzung von einem zweiten Auspuffventil bzw. einem "Stoss11-Ventil
erfolgt, das am Ende jeder zylindrischen Verbrennungskammer angeordnet ist. Die Turbine ist eine zentripetale
Schraubenradturbine, die bei einem Motor, dessen feststehendes Umschliessungsgehäuse fünf Ausnehmungen aufweist, die
Impulse der fünf Stossventile durch fünf, so kurz als möglich ausgebildete Rohre erhalte
Man kennt den Leistungsvorteil des Stossventils, das
ermöglicht, den Druck von drei bis vier Kilogramm am Ende der Entspannung auszunutzen und in Geschwindigkeit zu verwandeln
und so 2/3 oder 3/4 der Auspuffgase auszutreiben und für den Antrieb der Turbine zu verwenden, während das normale
Auspuffventil beim Anheben nicht mehr als einen geringen Teil des Gases ohne jeglichen Gegendruck vor dem Kolben,
bzw. bei einem Kreiskolbenmotor vor dem Kreiskolben
auszutreiben hat„ Pur die Turbine wird hierdurch sozusagen
kostenlos Leistung gewonnen«
Trotz der geringen Nutzleistung von Turbinen mit teilweise Einspritzung ist das Gesamtergebnis besser, weil die
Turbine nicht mehr den Hub des Kolbens oder Kreiskolbens bremst.
Schraubenrad-Kreiselkompressoren bzw» Hochdruckverdichter
oder Turbokompressoren sind bekannt. Ein solcher Kompressor kann einen Schaufeldiffusor besitzen oder nicht
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BAD
i -I
und verteilt die komprimierte luft bei einem Kreiskolbenmotor der angeführten Art durch fünf Rohre auf die fünf
Einlassventile.
Die Anordnung des Stossventiles am Ende der zylindrischen Verbrennungskammer stellt ein interessantes Merkmal
der Erfindung dar, da hierbei, abgesehen von der bequemen Anbringung dieses zusätzlichen Ventiles in dem vorderen
Seitenteil und nicht mehr in dem Zylinderkopfkranz, die
unter Druck stehenden heissen Verbrennungsgase oder mindestens der grösste Teil dieser Gase, gezwungen sind, zur
Ableitung in die Turbine wieder durch die Verbrennungskammer hindurchzugehen, wodurch die Temperatur der Verbrennungskammer
selbst erhöht wird· Dies ist, wie bekannt, zur Verbrennung verschiedener Brennstoffe wesentlich, weil der Motor
damit die Eigenschaft erhält, mit mehreren Brennstoffen betrieben werden zu können.
Die erzeugte komprimierte Luft ist auch für eine Spülung von Bedeutung, die zum Kühlen derjenigen Flächen des Kreiskolbens
dient, die imAugenblick der Verbrennung besonders heies werden. Mit Rücksicht auf die Ausbildung des Motors
ist es jedoch nicht möglich, das Kreuzen der Ventile im oberen Totpunkt in bekannter Weise herbeizuführen,.
Eine erste Lösung hierfür besteht geaäss der Erfindung
darin,, das Einlassventil während eines erheblichen Teiles
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»AD
des Häuptauspuffes etwas anzuheben, es dann bei der Ankunft
im oberen Totpunkt wieder zu schliessen und es anschliessend
wieder auf die normale Höhe für die normale Zuführung zu
öffnen.
Der von der Spülluft zunächst bestrichene Teil des Kreiskolbens ist nicht zwangsläufig der heisseste Teil}
die Erfindung sieht daher eine zweite Methode vor, die darin
besteht, ein kleines besonderes Spülventil zuzufügen, das an einer Stelle der Arbeitskammer angeordnet wird, die am
geeignetsten ist, den heissesten Teil des Kolbens zuerst
zu bespülen?
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung lediglich
als Beispiele dargestellten Ausführungsformen«
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt, der durch die Achse der Kurbelwelle und die Achse einer Verbrennungskammer
des Kreiskolben-Dieselmotors und seines
Turbokompressors hindurchgeht;
Fig. 2 zwei übereinanderliegende Querschnitte nach der Linie ΪΙ-ΙΙ durch die Mittelebene des Kolbens
und nach der Linie III-III durch die Turbine?
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■ " ' ■ fcAD OftiÖfNAL
I HO I
Pig. 3 einen die Brennstoffkammer enthaltenden Teil
der Fig. 1 in größerer Darstellung, der das
StosQventil mit seinerAuspuffleitung mit Einzelheiten
zeigt;
Pig. 4 ein Verteilungadiagrainm}
Pigβ 5 den Steuernocken für das Einlassventil mit
seinem Spülvorsprung, und
Pig. 6 eine andere Ausführungsform, bei der der Zylinderkopfkranz des Motors mit einem zusätzlichen Spülventil
versehen ista
Der dargestellte Kreiskolbenmotor ν eist einen im Siiine
des Pfeiles 2 der Pig. 2 umlaufenden Exzenter 1 sowie einen im Sinne des Pfeiles 4 umlaufenden Kreiskolben 3 mit vier
Flügeln von epizykloidalen Profil und ein feststehendes U£-
schliessungsgehäuse 5 auf, das in bekannter Weise mit fünf durch die Hüllkurve des Kolbenprofiles "begrenzten und durch
Dichtleisten 6voneinander getrennten Arbeitskammern versehen ist. Das hintere Seitenstück 7 und das vordere Seitenstüok 8
sind mit festen Führungsverzahnungen 12 versehen, mit denen die an dem Kolben 3 befestigten Verzahnungen H im Eingriff
sind. Das Verhältnis der Verzahnungen ist im vorliegenden Fall, d.h. bei einem Kreiskolben mit vier Flügeln vier zu
fünf. Die Verbrennungskammern 9 münden in die Arbeitskammern
mit grossen öffnungen 10» Weiterhin sind die Einlassventile
18 und die Auspuffventile 19 angeordnet. Die Auspuffleitung
20 mündet an der Vorderseite des Motors» Die Einlassleitung
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no ι υ
21, in die die Luft in Richtung des Pfeiles 22 eindringt^
fällt mit ihrer Mittelebene mit der Mittelebene des Kreiskolbens 3 zusammen<>
Die Einlassventile 18 und die Auspuffventile 19 v/erden über Kipphebel 23, Gestänge 24 und Stössel
25 von Hocken, Z9B9 Hocken 26, betätigt, von denenin Fig. 1
nur einer dargestellt iste
Gemäss Figo 1 und 3 ist am Ende der Verbrennungskammer
9 das Stossventil 27 angeordnet, dessen Verschlussglied aus besonders hitzefestem Metall besteht und mit einem aus dem
gleichen Metall gebildeten Sitz 28 zusammenarbeitet, der in
dem Seitenstück 8 ausgebildet ist» Das ötossventil 27 wird
durch einen Kipphebel 29j ein Gestänge 30 und einen Stössel
31 von einem Hocken 32 betätigt«
Die Leitung 33 des Stoasventiles 27 iat durch ein Rohr
34 verlängert, das mit einer Wärmeisolierung 56 versehen ist
und in die Düse 36 der Turbine 37 mündet»
Die Turbine 37 ist eine Aktionsturbine, d»h, eine Turbine,
bei der der Druck an der Hündung der Düse ganz in Geschwindigkeit umgewandelt wird und die Gase durch die Öffnung
38 entweichen, die in nicht dargestellter V/eise mit den normalen Auspufföffnungen 20 verbunden ist. An der Turbinenaohse
39 ist der Läufer des Kompressors 40 befestigt, der ein Schraubenrad-Kreiselkompressor ist und die Zuführungsluft in
dem Behälter 41 aufnimmt und sie unter Druck durch die fünf
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Leitungen 42 abgibt, die mit den Einlassleitungen 21 verbunden
sind. Am hinteren Ende der Kurbelwelle ist das Schwungrad 15 und am vorderen Ende der Kurbelwelle das Gegengewicht
16 angeordnet» Als Beispiel ist eine bekannte Verteilerbetätigung dargestellt, die einen auf dem Exzenter 1
angeordneten Zahnkranz 17, ein Vorgelege 44 und ein Zahnrad 45 aufweist, das die verschiedenen Hocken trägt, von denen
nur zwei dargestellt sind. Die Hocken drehen ßich mit einem
Sechstel der Umlaufgeschwindigkeit des Exzenters und in demselben Drehsinn; sie sind jeweils mit drei gleichen und
im gleichen Abstand angeordneten Vorsprüngen versehen, um den richtigen Lauf zu gewährleisten.
Das Einspritzen des Brennstoffes durch die Einspritzdüsen
13 erfolgt in der gleichen Weise wie bei. dem bereits vorgeschlagenen Kreiskolben-Dieselmotor. Ein Beispiel der
Anordnung der Düsen 13 in Verbindung mit der Anlasskerze ist in Fig. 3 gezeigt.
In Pig, 4 ist das Schema der Verteilung dargestellt.
Hierbei zeigen die voll ausgezogenen Linien das Anheben des EinlassTentiles, die gestrichelte Linie das Anheben des
Hauptauspuffventiles und die strichpunktierte Linie das Anheben
des Stossventiles«,
Wenn man einen normalen Kreislauf betrachtet, öffnet
sieh das Einlassventil am Punkt a, der sehr nahe beim oberen
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■» R «· ■ '
Totpunkt liegt; das Einlassventil bleibt bis zum Punkt b
offenj der Naoheilwinkel, Schliessen-Einlass kann wie üblich
zwischen 30 und 60° betragen» Anschliessend sind während der Kompression bis zum oberen Totpunkt alle Ventile geschlossen
ebenso wie während der Entspannung vom Punkt a bis zum Punkt c, der mit dem unteren Totpunkt den üblichen
'Voreilwinkel ß, Öffnen-Auspuff bildet. Beim Punkt c wird
das Stossventil 27 angehoben; der Druck von 3 bis 4 kg, der in der Arbeitskammer herrscht, ruft ein Ausstossen der
Gase mit Sehallgeschwindigkeit in dem Rohr 34 herbei·
Beim Punkt d, d.h.« nahe beim unteren Totpunkt, wird
das Auspuffventil 19 angehoben; während einer bestimmten Zeit sind beide Auspuffventile geöffnet, dae Stossventil
sohliesst bei c; zwischen dem Punkt d und dem oberen Totpunkt
erfolgt das Ausstossen der Grase durch das normale Auspuffventil im wesentlichen mit atmosphärischem Druck
mit Sohliessen bei h in der Nähe des oberen Totpunktes» Gleichzeitig mit dem Ausstossen hebt man das Einlassventil
vom Punkt f bis zum Punkt g, leicht an, wobei der Punkt £ so gewählt wird, dass der Ausstoesdruck unter dem Einlassdruck
liegt und der Punkt g etwa am oberen Totpunkt liegt. Der Einlassnocken ist in Fig. 5 dargestellt, in der bei
die normalen, dem Einlass zwischen a und b entsprechenden Vorsprünge und bei 48 gestrichelt die kleinen Vorsprünge
gezeigt sind, die dem Anheben f-g entsprechen*
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Die lage der Punkte f und c wird durch Versuche bestimmt.
Im Falle der Fig. 4 trägt die Verzahnung 45 somit drei Nocken, nämlich einen Nocken 32 für das Stossventil c e und
zwei Nocken 26, von denen der eine dem Ausstossen d h und der andere dem Einlassen entspricht, wie im Zusammenhang mit
Fig. 5 beschrieben ist.
Wenn man Fig. 6 betrachtet, so ergibt sich, dass das
Anheben des Einlassventiles 18 während der Beendigung des
Ausstossens eine Spülung im Sinne des Pfeiles 49 hervorruft,
Ba sioh die heisseste Stelle des Kolbens nach der Verbrennung und Entspannung etwa in dem Bereich 50 befindet, ist gemäss
Fig. 6 ein kleines Spülventil 51 vorgesehen, das durch eine Leitung 52 von einem Abzweigkanal 53 des Einlassrohres 43
gespeist wird. Die Richtung der leitung 52 ruft einen luftstrom in Richtung des Pfeiles 54 hervor, der zur Kühlung des
Bereiohee 50 des Kolbens besonders zweokmässig verläuft.
Unter diesen Bedingungen stellt f g das Anheben dieses Ventiles 51 dar, zu dessen Betätigung an dem Zahnrad 45
ein vierter Nocken vorgesehen ist.
Die besonderen Bedingungen der Turbulenz und Verbrennung,
die im Zusammenhang mit dem bereite vorgeschlagenen
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Kreiskolben-Dieselmotor erläutert wurden, sind hier nicht* beschrieben« Das Wesentliche besteht bei der vorliegenden
Erfindung in der Anordnung und Wirkungsweise des Turbokompressors mit partieller Einspritzung, der eine höhere
Leistung ermöglicht, da unter ausgezeichneten Leistungsbedingungen
überspeiet wird,, Tatsächlich erzeugt der Turbokompressor
durch die Anordnung des Stossventiles und die Verbindung des normalen Auspuffventiles mit dem atmosphärischen
Druck keinen Gegendruck beim Hub des Kolbensβ Ausserdem
wird infolge des zweiten Durchganges des grössten Teiles der Verbrennungsgase durch die Verbrennungskammer im Augenblick
des Ausstosses die Eignung des Motors für den Verbrauch
verschiedener Brennstoffe verbessert« Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass sowohl bei der Entspannung als auch während
des Stossauspuffens der Durchgang der Gase in der Verbrennungskammer
und in der Arbeitskammer sowie umgekehrt keinen Übergang erfährt, da die Verbindungsöffnung 10 zwischen
der Arbeitskammer und der Brennstoffkammer eine sehr grosse Dimension hat und keinen Anlass zur Turbulenz gibt» Diese
wird, wie in Verbindung mit der Beschreibung des bereits vorgeschlagenen Kreiskolben-Dieselmotors erläutert ist,
durch die natürliche Drehbewegung des Kreiskolbens9 durch
die Hichtung der Einlassturbulenz und das Austreiben erzeugt©
Patentansprüche 909841/0364
Claims (1)
1. /Kreiskolben-Dieselmotor, dessen Kreiskolben η
Flügel von epizykloidalem Profil aufweist und exzentrisch in einem festen Umsohliessungsgehäuse mit (n+1) Ausnehmungen
umläuft, die (n+1)Arbeitskammern bilden, und bei dem
für jede Arbeitskammer eine die gleiche Länge wie der Kolben
aufweisende zylindrische Verbrennungskammer angeordnet ist, in der eine aus drei Turbulenzen desselben Richtungssinnes,
nämlich der natürlichen Turbulenz, der durch die Zuführungsleitungen erzeugten Turbulenz und der Austreibturbulenz sich
ergebende Turbulenz auftritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor durch einen mit dem Austreibstoss gleichachsigen
Turbokompressor und eine zentripetale Schraubenradturbine
mit partieller Einspritzung überspeist wird.
2, Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stossventile am Ende der zylinderischen Verbrennungskammern in dem vorderen Seitenstüok angeordnet sind*
3· Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil zur Durchführung einer Spülung während
eines erheblichen Teiles des Austreibens durch einen oberhalb des Hauptvorsprunges des Einlassnockens angeordneten
zweiten Hocken etwas anhebbar ist, im oberen Totpunkt geschlossen und dann für die normale Zuführung wieder geöffnet
wird.
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4» Motor nach. Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dasszur Durchführung einer Spülung ein "besonderes t kleines
Spülventil angeordnet ist, das während eines erheblichen • Teiles des Austreibens angehoben ist und zusammen mit seiner
Luftleitung so angeordnet ist, dass der Luftstrom unmittelbar auf den beim Entspannen b esonders erhitzten llügelbereich
des Kolbens gerichtet ist#
Der Patentanwalt
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