DE156390C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Da gemäß praktischen Erfahrungen der Überdruckkolben, um eine rasche und vollständige Zerstäubung des Brennstoffes zu ermöglichen, sich sehr schnell bewegen muß, was durch zwangläufige Steuerung schwer zu erreichen ist, so wird zu diesem Zweck die gegen Ende der Kompression in der Maschine herrschende hohe Spannung verwendet. In Fig. ι ist eine solche Maschine schematisch im Schnitte durch den Zylinderkopf dargestellt.

Es bedeutet hier α den Zylinder, der den Arbeitskolben b mit der nach dem Kreuzkopf führenden Kolbenstange c enthält. Die die Bewegung übertragenden Teile, gleichwie das Ein- und Auslaßventil sind in den Figuren nicht dargestellt. Der im Zylinderdeckel gezeichnete Überdruckkolben χ ist mit . einer sehr dicken Kolbenstange, die nach außen führt, versehen. Die letztere stützt sich auf den um die Achse d drehbaren Hebel e, dessen rechter Arm sich seinerseits auf die um die feste Achse/ drehbare Klinke g stützt.

Wenn jetzt im Arbeitszylinder komprimiert wird, so füllt die verdichtete Luft die Kammer w durch die Ausgleichsöffnung ν aus; da aber die Fläche des Überdruckkolbens χ auf der linken Seite wegen der nach außen geführten dicken Kolbenstange kleiner ist als auf der rechten, so wird von der verdichteten Luft auf χ ein Überdruck von rechts nach links ausgeübt.

Der Kolben χ kann sich aber nicht bewegen , da er durch den Hebel e und die Klinke g festgehalten wird. Gegen Ende der Kompression ist nun der auf der Steuerwelle h (welche ihre Bewegung von der Hauptwelle mit Hilfe einer nicht gezeichneten Zwischenwelle und zwei Paar Kegel- oder Schraubenräder erhält und die gleiche Tourenzahl, wenn die Maschine im Zweitakt arbeitet, dagegen die halbe Tourenzahl der Hauptwelle macht, wenn die Maschine im Viertakt arbeitet) sitzende Nocken i unter die Rolle k gekommen und bewegt die Klinke g nach rechts, wodurch der Hebel 0 und mit ihm der Kolben χ frei wird und sich jetzt, durch den Luftdruck getrieben, nach links bewegt, die Öffnung ν schließt und in der Kammer w den zur Zerstäubung nötigen Überdruck erzeugt. Die in der Kammer w komprimierte Luft strömt durch den Kanal I₁ und /₂ um den Ventilstutzen herum nach dem Zerstäuber, wo sich im Räume I der durch das Ventil m von außen rechtzeitig eingeführte, flüssige oder staubförmige Brennstoff befindet. Von hier strömt die Luft durch die Ausflußöffnung η nach der Verbrennungskammer und reißt dabei den Brennstoff durch den Kanal ο mit. Der Brennstoff wird dem Ventile m

durch die Öffnung ρ auf beliebige Weise i von einer Pumpe oder einem Zuflußapparate zugeführt.

Hat der Kolben χ seinen ganzen Hub vollendet, so ist die Rolle r des Hebels e hoch gegangen und in Berührung mit der Nockenscheibe i gekommen, was auf der Zeichnung punktiert angedeutet ist; wenn jetzt die Steuerwelle h sich weiterbewegt, so

ίο kommt der Nocken i unter die Rolle r und bewegt sie nach unten, wodurch der Hebel e und der Kolben in seine Anfangsstellung zurückgebracht wird, wonach die Klinke g unter den rechten Arm des Hebels e, von einer Feder k bewegt, zurückspringt. Diese Zurückbewegung muß am besten während der Ansaug- oder Auspuffzeit stattfinden, dann ist in der Maschine kein Überdruck und daher geschieht die Zurückbewegung des Kolbens χ ganz leicht.

Man kann die Abmessungen der Kolbenstange von χ so wählen, daß die auf die rechte Seite von χ drückende Luft nur teilweise den Überdruck in yv beim Einspritzen überwindet, dann wird aber der Kolben χ nicht imstande sein, den ganzen Einspritzhub zu machen, und es muß der Hilfsnocken s, welcher nicht in einer Ebene mit dem Nocken i liegt, auf die Rolle t des Hebels e einwirken.

In der Fig. 1 ist die Stellung der Steuerung gezeigt, bei welcher die Klinke g eben den Hebel e freigelassen und der Nocken 5 zugleich sich der Rolle t genähert hat. Der Kolben wird also zuerst freigehen infolge

des inneren Überdruckes und den letzten Teil des Hubes unter dem Einflüsse des Nockens s machen. Der Nocken i ist hier angeordnet, Um zugleich auf die Rollen k und r einzuwirken ; es können aber zu diesem Zwecke auch zwei besondere Nocken verwendet werden.

Fig. -2, der Zeichnung zeigt eine Abänderung

der oben besprochenen Anordnung, und zwar ist hier wieder /; die Steuerwelle, e der um die Achse d drehbare Hebel (wie in Fig. i), dessen rechtes Ende mit der festen Achse / durch einen Knickhebel /, J_x, f.₂ verbunden ist. Wenn dieser Knickhebel mit Hilfe der in den Punkt/₃ drückenden, um den Punkt f_i drehbaren Feder nach links von der Mittellinie //₂ durchgebogen wird, so stützt er sich durch seine Rolle k auf die Nockenscheibe i, welche von Z₁ bis L₂ rund gemacht ist. Dieser Abschnitt der Nockenscheibe läuft unter der Rolle k während der Kompression, und da der zu dieser Zeit in der Maschine herrschende Überdruck den linken Arm des Hebels e nach links, den Punkt /₂ desselben dagegen nach oben bewegen, den Knickhebel aber nach links von der Linie ff.₂ durchbiegen will, so wird dadurch nur die Rolle k auf die Nockenscheibe gedrückt.

Wenn aber gegen Ende der Kompression der Teil z.₂, i₃ der Nockenscheibe i die Rolle k nach rechts bewegt und den Knickhebel entsprechend durchbiegt, so kann sich der Hebei e mit dem Überdruckkolben und dem Knickhebel frei weiterbewegen und nimmt schließlich die punktiert gezeigte Stellung df._o ,f_V),f ein, wobei wieder die Rolle r sich der Nockenscheibe i genähert hat, um bei entsprechender Stellung des Nockens Z₁, Z₂, Z₃, von ihm bewegt, sämtliche Hebel in die ursprüngliche Lage zu bringen. Selbstverständlich können anstatt einer Nockenscheibe zwei verschiedene zur Bewegung der Rollen k und r verwendet werden.

Die Rolle t und der Nocken s der Fig. 1 sind hier weggelassen; es muß also in diesem Beispiel die Einspritzung lediglich durch eigenen Überdruck geschehen, die Überdruckkolbenstange also entsprechend bemessen werden.

In der Fig. 3 ist eine Anordnung gezeichnet, in welcher der Uberdruckkolben mit dem Zerstäuber und der Brennstoffpumpe vereinigt ist. Die Maschine ist hier für Zweitakt entworfen und hat auf diese Weise eine sehr einfache Steuerung durch den Kolben selbst erhalten.

Es bezeichnet auf der Fig. 3 α den Arbeitszylinder, in welchem sich der Kolben b bewegt und die geleistete Arbeit mittels der Kolbenstange c durch den Kreuzkopf C₁ und Pleuelstange C₂ auf die gekröpfte Welle C₃ überträgt.

C₄ bezeichnet den Rahmen und C₅ das Schwungrad.

Der Arbeitskolben saugt, indem er nach links geht, durch das A'entil c_e reine Luft an und verdichtet sie beim Rückgange auf etwa 0,3 Atmosphären Überdruck.

Bei Erreichung des rechten Totpunktes öffnet der Kolben b die Auspuff Öffnung C₇, und die Arbeitsgase aus der linken Zylinderseite entweichen dadurch ins Freie. Dann öffnet sich auch die Luftöffnung C₈, und die verdichtete Luft aus der rechten Zylinderseite strömt nach dem Arbeitsraume und fegt in bekannter Weise die Verbrennungsprodukte aus, indem sie durch den Vorsprung am Arbeitskolben c₉ geleitet wird. Diese Einrichtung gehört nicht zur Erfindung und kann auf verschiedene Arten geändert werden. Es kann z. B. die Luft in einer getrennten Pumpe vorkomprimiert werden, dann braucht die rechte Zylinderseite nicht geschlossen zu sein.

Der Uberdruckkolben x. stützt sich mittels seiner dicken Kolbenstange auf den Hebel e, der seinen Drehpunkt in d hat, und dessen Ende /., sich wiederum auf den Knickhebel /₂, /,,/"stützt.

Das Stück f₁ , / des Knickhebels gehört j zum dreiarmigen Hebel Z₁Jg₁, gf, welcher in größerem Maßstabe auf Fig. 4 und 5 gezeichnet ist, und zwar auf Fig. 5 im Schnitte j durch / und g₁.

Während der Kompression im Arbeitszylinder steht der Überdruckkolben χ ohne Bewegung, da der Knickhebel nach unten von der Mittellinie f.₂,f durchgebogen ist und der Arm g sich auf das feste Querstück g₂ gelegt hat. Der Kreuzkopf c¹ hat . einen Arm g_i, welcher sich mit ihm zusammen bewegt und gegen die auf der Stange g_s festsitzenden Scheiben j_R und J₁ stoßen kann.

Die Stange g_s kann leicht im drehbaren Querstücke j (Fig. 5) des Hebels/,, g_v gf gleiten und ist auch an ihrem linken Ende mit zwei festsitzenden Scheiben versehen. Gegen Ende des Kompressionshubes, wenn der Arbeitskolben sich dem linken Totpunkte nähert, stößt der Arm g₄ an die Scheibe J₃ und verschiebt die Stange g_s nach links, wobei die Scheibe j.₂ gegen das Querstück j stößt und dadurch den Hebel/, g_l, gf nach links verdreht; jetzt hat sich der Knickhebel/,,/,/nach oben durchgebogen, und die hohe Spannung im Arbeitszylinder treibt den Kolben χ nach außen zwecks Einspritzung des Brennstoffes in bekannter Weise.

Um gute \^erbrennung zu erzielen, muß der Kolben χ kurz vor Ende der Kompression, also wenn der Arbeitskolben b .den Totpunkt noch nicht erreicht hat, freigelassen werden. Dieses ist durch die besprochene Anordnung erreicht, denn in der Totpunktstellung des Arbeitskolbens ist der Knickhebel schon durchgebogen und der Kolben χ in freier Bewegung. Gegen Ende des Arbeitshubes , wenn. der Kolben b sich dem rechten Totpunkte genähert hat und im Arbeitsraum schon kein hoher Druck mehr herrscht, stößt der Arm g_i gegen die Scheibe j\, verschiebt nach rechts die Stange g_s, welche durch die Scheibe J₁ auf das Querstück j einwirkt und den Hebel /, g_v g f nach rechts verdreht, wodurch der Kolben χ in die auf Fig. 3 gezeichnete Stellung zurückkehrt.

Auf Fig. 6 ist die Stange g_% in ihrer äußeren rechten Stellung gezeichnet. Man kann, anstatt die Stange g_s mit dem Arbeitskolben zu bewegen, sie in beliebiger Weise auch von der Arbeitswelle mittels Exzenter oder auch durch Nockenscheiben betätigen. Die Einrichtung der Brennstoffpumpe und des Zerstäubers ist in größerem Maßstabe auf Fig. 7 gezeichnet. Es ist hier P₁ das Pumpengehäuse, zu welchem der Brennstoff aus dem Zuflußapparate q (Fig. 3), welcher vom Regulator q₁ beeinflußt wird, von einem höher liegenden, nicht gezeichneten Behälter fließt und sich in der Öffnung ρ sammelt.

Der Pumpenkolben p.₂ wird durch die Federp_s nach links gedrückt und in seinem Hube durch das Stück p₄ begrenzt. In der auf Pig. 7 gezeichneten Stellung ist der Brennstoff von ρ nach der Kolbenkammer ρ_ΰ heruntergeflossen.

Wenn der Überdruckkolben χ gegen Ende des Arbeitshubes durch die oben besprochene Steuerung nach rechts geschoben wird, so stößt der mit seiner Kolbenstange verbundene Flansch p₅ gegen den Pumpenkolben p.₂ und verschiebt ihn gleichfalls nach rechts; dann wird aber die Öffnung ρ durch den Kolben p.₂ geschlossen und der Brennstoff aus der Kammer p_ti durch den Kanal ρ_Ί in der Kolbenstange und das Ventil m in die Kammer / verdrängt, wo er bis Ende der Kompression ohne Bewegung bleibt.

Der Druckausgleich in der Kammer w geschicht durch den Kanal ν (Fig. 3), welcher in diesem Beispiel mit einem Rückschlagventil 3;¹ versehen ist, welches sich während der Kompression nach oben öffnet, um die Luft aus dem Arbeitszylinder durch ν nach w treten zu lassen; wenn sich aber der Kolben χ anfängt nach links zu bewegen, so schließt sich das Ventil V₁, die in w überkomprimierte Luft strömt jetzt durch den Kanal I₁ (Fig. 7) nach der Kammer / und von dort durch die Ausflußöffnung η nach dem Verbrennungsräume , wobei sie durch den Kanal 0 den Brennstoff mitreißt.

Damit der Überdruckkolben nicht gegen den Deckel v.₂ (Fig. 1 und 3) schlagen kann, ist hier eine Pufferanordnung vorgesehen; gegen Ende seines Hubes schließt der Kolben χ die Überströmöffnung I₁ (Fig. 1) oder wie in Fig. 3 bezw. 7, wo die Öffnung I₁ sich unter den Deckel V₂ verschiebt und dadurch geschlossen wird. Es bildet sich also zwischen dem Kolben χ und Deckel v₂ ein geschlossenes Luftkissen, welches das Anschlagen verhindert.

Die Anordnung des Rückschlagventils V₁ ist nicht wesentlich, denn es erscheint nicht als zweckmäßig, Ventile in unzugänglichem Räume anzubringen; die Einrichtung derFig. 1, wo die Öffnung ν verschoben wird, wird jedenfalls zweckmäßiger sein. Das Ventil V₁ ist mehr der Vollkommenheit der Beschreibung wegen erörtert.

Die Art der Zerstäubung des Brennstoffes vor der Ausflußöffnung η ist auch nicht wesentlich und kann auf verschiedene Arten geändert werden.

Hat sich der Kolben χ nach links verschoben, so hat sich gleichzeitig der Flansch p₅ von dem Pumpenkolben p.₂ nach links entfernt, die Feder p_& hat p.₂ wieder nach links geschoben und dadurch die Öffnung ρ wieder geöffnet; infolgedessen fließt der sich vom

Apparate q (Fig. 3) in ρ ansammelnde Brennstoff nach der Kammer p₆ herunter, und wenn der Kolben χ gegen Ende des Arbeitshubes wieder nach rechts geschoben wird, verdrängt der Pumpenkolben p.₂ den Brennstoff durch p₇ und m nach der Kammer / usw. Auf der Fig. 8 ist eine Einrichtung gezeichnet, um das Geräusch beim Anschlagen der Stange g_t der Fig. 3 gegen die Scheiben J₃ und J₄ zu beseitigen. Hier ist wieder C₁ der Kreuzkopf, welcher den Arm g_r> trägt; dieser Arm ist aber unten als Nocken ausgebildet, und wenn der Arbeitskolben sich dem linken Totpunkte nähert, bewegt dieser Nocken die Rolle g₈ des am Rahmen C₄ sitzenden Hebels g_ls, dessen linker Arm die Stange g₃ nach links verschiebt, welche in bekannter Weise den Kolben χ der Fig. 3 frei macht. Nähert sich der Arbeitskolben dem rechten Totpunkte, so verschiebt derselbe Nocken am Arm g_h die Rolle g₉ des Hebels g₇ nach unten, und dessen rechter Arm verschiebt die Stange g_a nach rechts, um den Kolben χ wieder in die ursprüngliche Lage zu bringen.

Die rechte Totpunktstellung des Kreuzkopfes C₁ und die untere Stellung der Rolle g_g sind auf der Fig. 8 punktiert angedeutet.

Auf der Fig. 9 der Zeichnung ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher der Hebei e und der Kolben χ mit Hilfe einer Klinke (nach Art der Fig. 1) festgehalten wird. Die Maschine ist hier nicht geschnitten dargestellt, entspricht aber vollständig der Fig. 3; die ähnlichen Teile sind mit denselben Buchstäben bezeichnet.

Der Hebel e des Kolbens χ wird hier durch die Klinke Ii₁ festgehalten, welche sich auf das Querstück G₂ gestützt hat; wird nun die Stange g._A , in oben besprochener Weise gesteuert, nach links verschoben, so geht die Rolle k unter die Klinke k₁ und gibt den Hebel e frei, indem sie die Klinke Ii₁ von dem Querstücke g.₂ nach oben verdreht. Der Hebel e samt Klinke k_i und Querstück j' (wie in Fig. 5) gehen nach links, und die Brennstoffzerstäubung findet statt. Am Ende des Arbeitshubes geht die Stange g₃ wieder nach rechts und zieht den Hebel e mittels der Scheibe J₁, welche auf das Querstück j stößt, zurück, wobei die Klinke ZiT₁ sich wieder auf das Stück g₂, wie auf der Fig. 9 gezeigt, legt.

Fig. 10 zeigt noch eine Anordnung zum Festhalten und Freilassen des Kolbens x.

Hier ist wieder die Maschine der Figur wie in Fig. 9 nicht im Schnitte gezeigt, und die ähnlichen Teile mit den gleichen Buchstaben bezeichnet.

Es sind hier C₁₁C₁ zwei Hebel, die um die festen Punkte e₂, e.₂ drehbar sind und durch den Bolzen e₃ mit einer Schraubenmutter, unter welcher die Druckfeder e₄ angebracht ist, zueinander gezogen sind.

Auf diesen Hebeln können zwei Gleitstücke e_e, e_(i, welche durch die Feder e₇ an die be- 6g treffenden Gleitflächen gedrückt werden, gleiten. Dieselben Gleitstücke sind durch den auf der Zeichnung deutlich ersichtlichen Knickhebel miteinander und mit dem Punkte X₁ der Überdruckkolbenstange χ verbunden. Der Knickhebel, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist nach rechts etwas durchgebogen, und wenn während der Kompression der Kolben χ bestrebt ist, sich nach links zu bewegen, so drückt er auf den Punkt X₁; dieser Druck wird aber von dem Knickhebel nach oben und unten auf die Gleitstücke und Hebel e_v C₁ übertragen.

Die Reibung zwischen den Flächen von C₁ und e_u wird so groß, daß die Bewegung des Kolbens unmöglich wird.

Gegen Ende der Kompression aber wird der mit dem Punkte X₁ verbundene Hebel e durch die Scheibe J₂ der Stange g_ä nach links geschoben, und da die Gleitstücke e_ü; e_(; 8g wegen der Reibung in diesem Augenblick ohne Bewegung bleiben, so biegt sich der Knickhebel nach links durch, denn die durch die Feder e₄ verbundenen Hebel C₁, e_x geben nach, und jetzt kann sich der Kolben χ frei weiterbewegen, da die Gleitstücke e_ß) e_e nicht mehr an die Hebel C₁₁C₁ gedrückt werden; die Reibung ist also nicht mehr vorhanden. Der Kolben χ wird in entsprechender Zeit durch die Stange g₃, Scheibe J₁ und Hebel e in die ursprüngliche Lage gebracht. Kurz vor Ende stoßen die Gleitstücke e_ß, e_ö an die Vorsprünge e₅ der Hebel C₁ und bleiben stellen, der Knickhebel aber, da sich der Punkt X₁ noch etwas weiter bewegt, wird dabei nach rechts durchgebogen, und jetzt kann der Kolben χ beim nächsten Kompressionshube wieder durch die Reibung der Gleitstücke e₆, e_a festgehalten werden.

Es kann diese Anordnung auch so geändert werden, daß gegen Kompressionshubende der Knickhebel nicht durch Anstoßen der Scheibe J₂ gegen den Hebel e durchgebogen wird, sondern lediglich durch den Kompressionsdruck in dem Arbeitszylinder, denn die Feder C₄ kann durch die Mutter am Bolzen C₃ in dem Maße aufgespannt werden, daß sie von selbst bei einem gewissen Drucke, den die komprimierte Luft im Arbeitszylinder auf den Kolben χ und durch den Punkt X₁ und Knickhebel auf die Gleitstücke C₀, e₍. ausübt, nachgibt, wodurch sich die Hebel C^e₁ voneinander entfernen und dem Knickhebel bei X₁ sich nach links durchzubiegen erlauben, wonach der Kolben χ frei wird.

Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Konstruktionen nicht nur für Zwei-

takt-, sondern auch für vier- und mehrtaktige Maschinen in gleicher Weise verwendbar sind.

Damit die Gleitfläche des Überdruckkolbens

von der im Arbeitszylinder stattfindenden hohen Temperatur nicht schädlich beeinflußt wird, wird derselbe entweder hohl gemacht, wie aus den Fig. 3 und 7 zu ersehen ist, oder er enthält eine oder mehrere tiefe Nuten (Fig. 1), welche, mit Luft oder Asbest gefüllt, die vom rechten Kolbenboden aufgenommene Wärme verhindern, sich weiter zu verbreiten.

Claims (6)

Patent-An Sprüche:

1. Vorrichtung" zum Einführen des Brennstoffes in den mit verdichteter Luft erfüllten Verbrennungsraum von Kraftmaschinen nach Patent 148106, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckkolben (x) auf der aktiven Seite mit einer dem

Überdrucke entsprechend dick gehaltenen und durch eine Stopfbüchse nach außen tretenden Kolbenstange versehen ist und ganz oder teilweise durch den Verdichtungsdruck selbst zwecks Einführung und Mischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft ohne jeden äußeren Antrieb bewegt wird.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckkolben (x) nur einen Teil des Einspritzhubes durch den Verdichtungsdruck, den letzten Teil aber durch äußeren Antrieb macht.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Sperrklinke (g bezw. kj mit Auslöser behufs Zurückhaltung der Bewegung des Überdruckkolbens bis gegen Ende der Verdichtung.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Knickhebel (fifiifz), welcher in gestreckter Hebelstellung die Bewegung des Kolbens (x) verhindert und gegen Ende der Verdichtung durch die Steuerung durchgedrückt wird, wodurch die Bewegung des Kolbens freigegeben wird.

5. Eine Vorrichtung zum Festhalten des Kolbens (x) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Bewegung des Kolbens (x) während der Verdichtung durch einen Knickhebel, weleher sich mit seinen Enden mittels zweier Gleitstücke(e_ü, e₍.J gegen zwei entsprechende miteinander federnd verbundene Hebel (e_lt ej drückt, gehindert wird und dieser Knickhebel gegen Ende der Verdichtung durchgebogen wird, so daß die Reibung zwischen den Gleitstücken und den federnd verbundenen Hebeln aufhört und der Kolben (x) sich frei bewegen kann.

6. Eine Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckkolben (x) noch vor Ende seines Einspritzhubes durch seine Bewegung die die Kammer (w) mit dem Zerstäuber verbindende Öffnung- schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.