DE159337C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine

Regelungsvorrichtung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen, in welchen schwere Kohlenwasserstoffe als Brennstoff Verwendung finden.

Bei dieser Viertaktverbrennungskraftmascliine wird die während jedes zweiten Kolbenniederganges in die Zylinder gesaugte Luft beim nächsten Hochgang verdichtet, und in ίο diese verdichtete Luft wird ein teilweise aus Brennstoff und teilweise aus verdichteter Luft - bestehendes brennbares Gemisch dem höchsten Arbeitsdruck entgegen eingeführt. Die Einführung des Gemisches, welche verschoben werden kann, beginnt gerade vor oder nach dem Ende bezw. zu Ende des Kolbenhochganges und kann bis fast zu Ende des nächsten Kolbenniederganges fortgesetzt und innerhalb dieser weiten Grenzen beliebig verändert werden, je nach der zu erzielenden Leistung der Maschine.

Auf den Zeichnungen ist eine Verbrennungskraftmaschine mit der Regelungsvorrichtung veranschaulicht.

Fig. ι ist eine Seitenansicht.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt.
Fig. 3 ist eine Kopfansicht der Fig. 1 von rechts nach links gesehen.

Fig. 4 ist ein senkrechter Querschnitt in der Ebene der Linie 4-4 (Fig. 1) von links nach rechts gesehen.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt eines Zerstäubers.

Fig. 6 ist ein Querschnitt, welcher den Zerstäuber mit Luft- und Brennstoffventil darstellt.

Fig. 7 zeigt diese Einrichtung von unten gesehen.

Fig. 8 ist der Schnitt eines Gehäuses mit Luftventil, welches zum Anlassen der Maschine dient.

Fig. 9 ist die Kopfansicht einer Daumenanordnung, und

Fig. 10 ist ein Schnitt derselben.

Fig. 11 ist ein Schnitt einer zweiten Daumenanordnung· und

Fig. 12 eine Kopfansicht derselben.

Fig. 13 ist die Kopf ansicht einer Daumenanordnung.

Fig. 14 zeigt eine Ventilspindel mit Bremszylinder.

Fig. 15 zeigt einen Schnitt dieses Zylinders.

Die Zeichnungen veranschaulichen eine Viertaktmaschine. Von dem Maschinengestell 1 werden drei Zylinder getragen, deren Kolben 6 durch Stangen 5 mit den Kurbeln 4 einer Welle ,3 verbunden sind. Um ,die Zylinder herum ist ein Wassermantel 2 vorgesehen. Auf der Welle 3 sitzt ein Schwungrad 9. Die Zylinderdeckel 7 sind verhältnismäßig dünne Metallplatten. Bei der dargestellten Maschine sind die Kurbeln 4 auf der Welle 3 um 120⁰ zueinander versetzt, so daß der Arbeitshub keiner zwei Zylinder gleichzeitig erfolgt. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Zylinder die gleiche.

In jedem der Zylinder befindet sich ein Luftventil 10, das sich beim Niedergang oder Saughub des Kolbens nach innen öffnet und beim Hochgang oder Druckhub schließt. Dieses Ventil schließt sich durch sein Gewicht, oder es kann zum Schließen desselben noch

eine Feder mitwirken. Auf der Ventilspindel ist ein Bremszylinder 66 (Fig. 14) vorgesehen, damit das Ventil beim Schließen nicht schlägt. Das Ventil 10 schließt das Innere des Zylinders von der Außenluft ab. Beim Niedergang des Kolbens tritt die Luft von außen ein und wird beim Hochgang des Kolbens innerhalb des Zylinders verdichtet. Zu irgend einer gewünschten Zeit wird während der Verdichtung ein aus Brennstoff und teilweise aus Luft bestehendes brennbares Gemisch von konstanter Zusammensetzung in den Zylinder hineingedrückt, wobei der Beginn der Einführung sich verändern läßt. Des weiteren kann die Dauer der Einführung des brennbaren Gemisches nach Wunsch auf eine längere oder kürzere Zeit ausgedehnt werden.

Ist das brennbare Gemisch in den Zylinder eingeführt, so wird es durch Berührung mit einer heißen Platte, beispielsweise dem Deckel 7 des Zylinders, oder der am oberen Ende des Kolbens getragenen und von demselben isolierten Platte 8 entzündet. Beim Anlassen muß die Platte 7 zuerst mit Hilfe einer Fackel erhitzt werden. Beim Gange der Maschine werden die beiden Platten 7 und 8 durch die brennenden Gase innerhalb des Zylinders heiß erhalten.

Zu Ende des Arbeitshubes wird vermittels eines Daumens auf der Welle 16 das Auspuffventil 11 geöffnet und so lange offen gehalten, bis der steigende Kolben die verbrannten Gase ausgestoßen und die obere Totpunktlage erreicht hat. Fängt der Kolben wieder an niederzugehen, so öffnet er das Luftventil 10 durch Saugwirkung und gestattet den Eintritt von frischer Luft, die bei dem nächsten Rückgang des Kolbens verdichtet wird. Im richtigen Augenblick wird in diese verdichtete Luft das brennbare Luft- und Brennstoffgemisch eingeleitet, das sich wiederum entzündet und ausdehnt. Damit ist die Arbeitsperiode beendet.

Zum Hineinpressen des Brennstoffluftge-

- misches in den Zylinder und zum Regeln des Augenblickes der Einführung und der Dauer dieser Einführung dient folgende Einrichtung: Der Brennstoff befindet sich in einem Behälter 53, welcher durch ein Rohr 49 mit einer Stelle in Verbindung steht, die sich in unmittelbarer Nähe der Düse eines in Fig. 5, 6 und 7 im einzelnen dargestellten Zerstäubers befindet. In einem Luftbehälter 45 wird Luft mit Hilfe einer von der Maschine selbst angetriebenen Pumpe 54 unter Druck gehalten. Dieser Behälter ist mit der Zerstäubungs- oder Injektorvorrichtung durch ein Rohr 46 verbunden, das zum Kanal 44 in dem Gehäuse 50 führt. Die verdichtete Luft im Behälter 45 kann erst in den Zerstäuber gelangen, wenn das Ventil 43 geöffnet ist. Dieses A^entil wird durch einen auf einer zweiten Daumenwelle 33 sitzenden

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Daumen bewegt. Beim Öffnen dieses Ventiles 43 tritt Luft durch die Düse 47. und die Mündung' in dem rohrförmigen Gehäuse 48, Brennstoff aus dem Raum um die Düse 47 mitreißend. Da dieser Zerstäuber in den Zylinder hineinragt, wird im Augenblick der Öffnung des Ventiles 43 das Luft- und Brennstoffgemisch in den Verbrennungsraum des Zylinders über dem Kolben gedrückt, um entzündet zu werden.

Die Steuerung der Maschine geschieht mittels der beiden Daumenwellen 16 und 33. Die Daumenwelle 16 steuert die Auspuffventile 11 und außerdem ein Ventil 61, welches in einem Gehäuse 60 (Fig. 1 und 8) angebracht ist, und durch welche die Maschine vermittels der vom Behälter 45 kommenden verdichteten Luft in Gang gesetzt werden kann. Die Luft des Behälters gelangt zum Ventil im Gehäuse 60 durch ein Rohr 64 (Fig. 1), und ein Rohr 65 führt vom Ventilgehäuse 60 nach dem oberen Ende des Zylinders, so daß beim Öffnen des Ventiles im Gehäuse 60 die verdichtete Luft in den Raum über dem Kolben tritt und den Kolben nach unten zu drücken strebt. Die Daumen α (vergl. Fig. 9 und 10) öffnen das Ventil 61 bei jedem Niedergang des Kolbens, wenn die Welle eine solche Stelle einnimmt, daß die Daumen in der Bahn der Rolle 63 arbeiten. Ein zweiter Daumen b auf der Welle 16 bewegt den Hebel 13 der Auspuffventilspindel 12, so daß das Auspuffventil 11 bei jedem zweiten Hub des Kolbens geöffnet wird. Ein dem Daumen b ähnlicher niedriger Daumen b² (Fig. 12) öffnet das' Auspuffventil 11 bei jedem dazwischen stattfindenden Hochgang während des Ingangsetzens der Maschine. Dieser Daumen b² ist kürzer als der Daumen b und annähernd von der Länge des Daumens a.

In Fig. 2 nimmt die Daumenwelle 16 eine Stellung ein, worin keiner der darauf befindlichen Daumen die drei Auspuffventile 11 oder das Anlaßventil 61 im Gehäuse 60 bewegt. In dieser Stellung steht die Maschine still. Ein um Bolzen 21 drehbarer Hebel 20, welcher.mit einer Klinke 23 in ein Segment 22 eingreift, ist vermittels eines Jochs 34 und eines Bundes 35 mit der Welle 16 verbunden. Bei der Vorwärtsbewegung der Maschine befindet sich in Fig. ι der Hebel 20 in einer solchen Stellung, daß die Klinke 23 in die äußerste Kerbe links im Segment 22 eingreift, und bei der Rückwärtsbewegung der Maschine nimmt der Hebel 20 die Stellung ein, worin die Klinke 23 in die äußerste Kerbe rechts im Segment eingreift. Wird nun in Fig. 2 dieser Hebel 20 nach links gedreht, so werden die Daumen a unter die Ventilspindel 62 gebracht, um dieselbe zu heben und der verdichteten Luft den Eintritt in den Zylinder zu gestatten. In

gleicher Weise werden die Daumen b, b² so bewegt, daß sie das Auspuff ventil Ii bei jedem Hochgang des Kolbens öffnen. Bei dieser Bewegung wird Luft in den Zylinder eingelassen, und die Maschine fängt an, vorwärts zu laufen. Ein zweiter, den Daumen a, b, b² gleicher Satz ist auf der Welle 16 angebracht, aber umgekehrt zu dem Daumen α und b, so daß, wenn man den Hebel 20 in Fig. 2 nach rechts bewegt, die Maschine in der vorbeschriebenen Weise aber rückwärts in Gang gesetzt wird. Dieser weitere Satz Daumen ist mit a¹, b¹, b³ bezeichnet. Es kann somit das Ingangsetzen der Maschine durch den Hebel 20 eingeleitet werden. Nachdem die Maschine entweder nach vorwärts oder rückwärts in Gang gesetzt ist, wird der Hebel 20 noch weiter gedreht, worauf die Anlaßdaumen α¹ aus der Bahn der Rolle .63 bewegt werden, so daß verdichtete Luft nicht mehr in den Zylinder gelangt und der Daumen b das Atispuffventil 11 nur bei jeder zweiten Umdrehung öffnet.

Der Zweck der anderen Daumenwelle 33

(Fig. 1) besteht lediglich darin, das Ventil 43 zu öffnen, welches verdichtete Luft von dem Luftbehälter 45 in den Zerstäuber treten läßt, um eine gewisse Menge Öl aufzunehmen und mit der Luft in die verdichtete Luft des Verbrennungsraumes einzuspritzen. Auf der Daumenwelle 33 befinden sich Daumen d, d¹. Der Hebel 20 bewegt auch die Welle 33 in der einen oder anderen Richtung. Zu diesem Zweck ist der Hebel 20 mit der Welle 33 vermittels eines Joches 36 und eines Bundes 37 verbunden. Bei der Bewegung des Hebels 20 in der einen oder anderen Richtung verschiebt er die Daumen welle 16 und auch die Daumenwelle 33 in geeigneten Lagern des Maschinenrahmens oder Kurbelgehäuses. Durch die Ver-Schiebung der Welle 33 wird entweder der Daumen d bei der Vorwärtsbewegung der Maschine oder der Daumen d¹ bei der Rückwärtsbewegung der Maschine in eine solche Stellung gebracht, daß er den Hebel 38 bewegt und das Luftventil 43 vermittels der Spindel 42 hebt. Dieses Heben des Luftventiles 43 erfolgt entweder früher oder später bevor der Kolben am oberen Ende seines Druckhubes sich befindet, und wird in dem Augenblicke das brennbare Gemisch in die verdichtete Luft des Zylinders hineingedrückt. Der Augenblick, in welchem das Luftventil 43 geöffnet wird, kann mit Hilfe des Hebels 24 geregelt werden. Dieser Hebel 24 ist bei 26 drehbar und mit einer Welle 28 verbunden, welche Schneckenräder 29, 30 trägt, die mit Schneckenrädern 31, 32 in Eingriff stehen. Das Schneckenrad 32 sitzt auf der Daumenwelle 16, und das Schneckenrad 31 sitzt auf der Daumenwelle 33, aber jede dieser Wellen kann sich in den Rädern verschieben, wobei die Räder auf den Wellen so angebracht sind, daß sie sich mit ihnen drehen. Die Daumenwelle 16 wird durch die Maschinenwelle 3 vermittels der Räder 17, 18, 19 angetrieben. Die Daumenwelle 33 erhält ihren Antrieb durch Vermittlung der Schraubenräder 29, 30, 31, 32. Die Welle 28, welche die Zwischenräder des Schraubenradgetriebes trägt, erhält ihre Längsbewegung durch den Hebel 24, der durch ein Joch in einem Bund 27 auf der Welle 28 befestigt ist. Da die Schrauben oder Schnecken auf der Welle 28 entgegengesetzt gerichtete Gänge haben, so läßt sich durch die vermittels des Handhebels 24 bewirkte Verschiebung der Welle 28 in der einen oder anderen Richtung die Winkelstellung der Daumen d, d¹ auf der Welle 33 mit Bezug auf die Daumen b, b¹ auf der Welle 16 verändern, so daß der betreffende Daumen auf der Welle 33, welcher das Luftventil 43 bewegt, dieses Ventil früher oder später je nach der Stellung des Hebels 24 öffnet. Auf diese Weise kann man den Augenblick der Einführung des brennbaren Gemisches innerhalb weiter Grenzen verändern und regeln. Da sich die Geschwindigkeit oder Kraft der Maschine dadurch verändern läßt, daß man den Augenblick der Einführung der Ladung je nach der Verdichtung der Luft im Zylinder ändert, so ist ersichtlich, daß, während der Hebel 20 das Anlassen der Maschine bewirkt, die Geschwindigkeit oder Kraft der Maschine teilweise durch den Hebel 24 geregelt wird. Des weiteren kann Geschwindigkeit oder Kraft der Maschine durch Veränderung· der Dauer der Periode geregelt werden, in welcher die brennbare Ladung in den Verbrennungsraum eingelassen wird. Wenn es bei starker Belastung der Maschine wünschenswert ist, das brennbare Gemisch während einer längeren Periode zuzulassen, so kann dies durch den Hebel 25 bewerkstelligt werden. Dieser Hebel 25 und die damit zusammenarbeitenden Teile sind am deutlichsten aus Fig. 3 und 4 zu ersehen. Der !05 Hebel 25 ist auf die Welle 41 gekeilt, welche einen vorstehenden Arm 39 besitzt, welcher durch Bolzen 40 mit dem Hebel 38 verbunden ist. Der Hebel 38 ist mit der Ventilspindel 42 verbunden, und ein Teil des Hebels, der mit einer Rolle oder Lagerstück versehen sein kann, ist in nächster Nähe zur Welle 33 angegebracht. Da die Spindel 42 über einen durch den Sitz des Ventiles 43 bestimmten Punkt weg nicht heruntergehen kann, so ist ersieht- ¹¹S lieh, daß sich der Hebel 38 um den Drehpunkt— am unteren Ende dieser Spindel drehen läßt, um ein Heben und Senken des Hebels zu bewirken bezw. denselben näher zur \¥elle 33 zu bringen oder weiter von derselben zu entfernen. Dieses Drehen des Hebels 38 geschieht durch Drehen des Handhebels 25, wel-

eher den Bolzen 40 höher oder niedriger bringt. Will man ein brennbares Gemisch während einer langen Periode in den Verbrennungsraum eintreten lassen, so wird der Bolzen 40 gesenkt, so daß der stützende Teil des Hebels 38 längere Zeit unter der Einwirkung des Daumens d oder des Daumens d¹ steht (Fig. 4). Infolgedessen wird das Ventil 43 längere Zeit geöffnet gehalten. Will man die Periode der Einführung des Brennstoffes verkürzen, so dreht man den Handhebel 25 derart, daß der Punkt 40 gehoben wird, wobei der Stützpunkt des Hebels 38 höher zu liegen kommt, infolgedessen der Daumen d oder d¹ den Hebel während einer kürzeren Periode beeinflußt.

Die Wirkung, welche durch die Einstellung der Daumen d, d¹ allein erzielt wird, entspricht derjenigen, die durch das Vorrücken oder \^erzögern der Zündung bei einer Petroleumkraftmaschine stattfindet.

Fig. 4 zeigt die von dem Hebel 38 getragene Rolle in ihrer niedrigsten Stellung, worin sie sich auf die Nabe legt, welche die Daumen d, d¹ trägt. In dieser Stellung hebt der Daumen d oder d¹ den Hebel 38 (sowie das Einlaßventil 43) am längsten. Wird der Drehbolzen 40 des Hebels 38 etwas gehoben, so befindet sich die Rolle dieses Hebels in der normalen Stellung ein wenig oberhalb der in Fig. 4 gezeigten, und zwar nimmt sie diejenige Stellung ein, worin der Daumen d oder d¹ eine kürzere Zeit mit der Rolle in Berührung tritt, also eine frühere Absperrung des Brennstoffes erfolgen wird; so kann auch die Rolle gehoben werden, bis nur der äußerste Teil des Daumens d bezw. d¹ mit der Rolle in Eingriff tritt, worauf die Einführung des Brennstoffes nur augenblicklich stattfindet. Die Menge des eingeleiteten Brennstoffes hängt von der Länge der Zeit ab, während welcher das Ventil 43 geöffnet ist. Demnach entspricht die durch Veränderung der Winkelstellung der Daumen d, d¹ erreichte Wirksamkeit beispielsweise der Voreilung bei einer Dampfmaschine, während die Wirksamkeit, die man durch Veränderung der Höhe des Drehbolzens 40 des Hebels 38 erzielt, der Absperrung bei einer Dampfmaschine entspricht, indem der Augenblick der Einführung des Brennstoffes durch die . Winkeleinstellung der Daumen d, d¹ geregelt wird, während die Dauer der Einführung des Brennstoffes sich durch den Handhebel 25 regeln läßt, mit welchem der Hebel 38 so eingestellt werden kann, daß er je nach Wunsch eine längere oder kürzere Zeit der Einwirkung der Daumen d, d¹ ausgesetzt ist.

Beim Ingangsetzen, Anhalten oder Umkehren, öder bei der Veränderung der Kraft und Geschwindigkeit der Maschine arbeiten die Regelvorrichtungen alle zusammen.

Der Brennstoff im Behälter 53 steht unter keinem Druck, und um das Zurückfließen von Ol zu verhüten, das im Zerstäuber unmittelbar bei der Düse 47 steht, sind in der Ölleitung Rückschlagventile 51,52 vorgesehen, welche dem Öl nur gestatten, nach einer Stelle zu fließen, welche sich nahe bei der Mündung der Düse 47 befindet.

Der Druck im Luftbehälter 45 ist nie so hoch, daß er den Brennstoff in den Verbrennungsraum unter einem Druck leitet, welcher selbst die Zündung oder Verbrennung herbeiführt. Die Zündung der Gase wird ausschließlich durch eine Zündvorrichtung, wie beispielsweise durch die heißen Platten 7 oder 8, bewirkt. Brennstoff wird nicht allein eingespritzt, sondern es wird ein Gemisch desselben in die verdichtete Luft innerhalb des Verbrennungsraumes gedrückt, welche Luft durch das Luftventil 10 beim Saughub des Kolbens eingelassen wurde. Der Druck im Luftbehälter 45 genügt, um dieses Gemisch dem Druck des Kolbens und dem höchsten Arbeitsdruck entgegen in den Verbrennungsraum zu drücken. Daher ist es möglich, die Einführung des brennbaren Gemisches während einer beliebigen Zeitperiode aufrecht zu halten. Zum Beispiel kann sie beginnen, gerade ehe der Kolben das obere Ende seines Verdichtungshubes erreicht, und dauern, bis der Kolben nahezu das Ende seines Arbeits- oder Krafthubes erreicht hat.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Regelungsvorrichtung; für mehrzylinclrige Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn und die Dauer der Einspritzung des Brennstoffluftgemisches in die verdichtete Luft in der Weise geregelt wird, daß durch die mit Hilfe eines Handhebels (24) bewirkte Längsverschiebung einer Welle (28) die Winkelstellung der die Einlaßventile (43) steuernden Daumen (d, d¹), welche auf der durch einen Handhebel (20) in. der Längsrichtung verschiebbaren Daumenwelle (33) sitzen, geändert wird, wobei die Einwirkung der Daumen (d, d¹) auf die Einlaßventile (43) mittels Hebel (38) no erfolgt, welche durch einen zweiten Handhebel (25) in bezug auf die Daumenwelle (33) gehoben oder gesenkt werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.