DE163543C - - Google Patents

Description

bet,

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Explosionskraftmaschinen liegt das Bestreben vor, eine möglichst hohe Verdichtungs-(Explosions-) Spannung zu erzielen, um einen geringen Brennstoffverbrauch zu erreichen. Weder bei den Vier- noch bei' den Zweitaktmaschinen war es bisher möglich, das Gemisch von Luft und Gas auf einmal, d. h. in einer Stufe, auf mehr als etwa io Atmosphären im Arbeitszylinder ohne Vorzündungen zu verdichten.

Der Gegenstand der Erfindung besteht nun in einem Verfahren, mittels dessen eine be-' liebig hohe Verdichtungsendspannung im Arbeitszylinder ohne Vorzündungen erreicht wird.

Zu diesem Zweck wird die Verbrennungsluft sowie das Gas, jedes für sich oder beide gemischt, in besonderen Pumpen ein- und mehreremale vorverdichtet und strömen zwisehen jeder Verdichtung durch einen gekühlten Zwischenbehälter hindurch, das verdichtete Gas und die verdichtete Luft treten schließlich mit einer wesentlich höheren als der atmosphärischen Spannung, aber mit einer Temperatur, die nicht (wesentlich) höher ist als jene der äußeren Luft, in den Verbrennungszylinder ein, in welchem sie wie bei den bisherigen Explosionskraftmaschinen auf die Endspannung verdichtet"und durch Zündung zur Explosion gebracht werden, worauf die hochgespannten Gase arbeitsverrichtend expandieren.

Hat man beispielsweise einen Zylinder, dessen Verdichtungsraum = Y₄ des Hubvolumens , also = Y₆ des Gesamtvolumens ist, und läßt man den Kolben ein Gemisch von atmosphärischer Spannung ansaugen, so wird das auf Y₅ seines ursprünglichen Volumens zusammeqgedrückte Gemisch am Ende des Verdichtungshubes eine Spannung von 7 bis 8 Atm. abs. erreicht haben. Wird dagegen derselbe Zylinder mit einem Gemisch gefüllt, dessen Spannung bereits 1 Atm. Überdruck, d. h. 2 Atm. abs. beträgt, dessen Temperatur aber trotzdem nicht höher als jene der äußeren Luft ist, so erhält man als Verdichtungsendspannung wieder das etwa Achtfache der Anfangsspannung, also in diesem Falle etwa 16 Atm. abs., und zwar ohne Vorzündung, da der Verdichtungsgrad und die Anfangstemperatur dieselben sind, mithin auch die Endtemperatur nicht höher ist wie - bei dem angesaugten Gemisch. Hat dann die Verbrennungsspannung nach der Zündung im ersten Falle (ohne Vorverdichtung) etwa 20 Atm. abs. betragen, so wird dasselbe Gemisch im letzteren Falle .(Vorverdichtung) nach der Zündung eine Spannung von ungefähr 40 Atm. abs. annehmen und demzufolge imstande sein, einen bedeutend größeren Betrag seiner Verbrennungswärme in Arbeit umzusetzen.

Dieses Arbeitsverfahren soll nun zunächst im folgenden an der Hand der in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellten Viertaktmaschinen mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Expansion beschrieben werden.

In einem Arbeitszylinder α bewegt sich der

Kolben b, auf dessen Hinterseite die Verbrennungsgase wirken. Der Zylinderraum vor dem Kolben b ist durch einen Deckel mit Stopfbüchse geschlossen und dient als Vofverdichtungspumpe für die Verbrennungsluft. Eine besondere kleine Pumpe c dient zur Verdichtung des Gases. Die Arbeitsweise ist nun folgende: Der Kolben b saugt bei jedem Rückhube durch den Rundschieber d ein volles

ίο Zylindervolumen Luft an, verdichtet sie und treibt sie durch das Druckventil e in den gekühlten Zwischenbehälter/. Das durch die Pumpe c auf die gleiche Spannung wie die Luft verdichtete Gas durchströmt den ebenfalls gekühlten Zwischenbehälter g. Kurz nach dem Ende des Auspuffhubes im Arbeitszylinder öffnet sich das Lufteinlaßventil h und zugleich das Gasventil i und es strömen nun während des Kolbenvorganges Luft und Gas gleichzeitig in den Zylinder, bis etwa nach 60 Prozent des Kolbenweges beide Ventile geschlossen werden, worauf das eingeschlossene Gemisch während des übrigen Kolbenweges expandiert, um dann beim Rückhub wieder verdichtet und schließlich am Hubende durch ein Glührohr oder einen elektrischen Funken entzündet zu Werden, worauf dann die Expansion und der Auspuff wie bei einer gewöhnlichen Viertaktmaschine erfolgen. Der Schluß der Einströmung des Gemisches bei 60 Prozent des Kolbenweges ermöglicht, den Verdichtungsraum im Verhältnis zum Hubvolumen möglichst klein und hiermit die Expansion möglichst groß zu erhalten, so daß die Expansionsendspannung trotz des hohen Explosionsdruckes von ungefähr 40 Atm. abs. und mehr nicht wesentlich höher ist als bei den. gewöhnlichen Maschinen. Selbstverständlich kann der Arbeitskolben beim Rückgange statt reiner Luft auch ein Gasluftgemisch ansaugen, wobei sodann die besondere Gaspumpe und der dazugehörige zweite Kühler entfallen kann.

Das Verfahren läßt sich ebenso wie bei Viertaktmaschinen auch bei Zweitaktmaschinen zur Anwendung bringen.

Die Fig. 2 zeigt eine solche Zweitaktmaschine. Fig. 3 zeigt die hierzu gehörige Kurbelstellung.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung der Maschine hat das entzündete Gemisch in dem Zylinder k teilweise expandiert. Der Kolben I ist noch im Vorwärtsgange begriffen, und der im Zylinder m spielende Kolben η befindet sich in der hinteren Endstellung. Bei dem weiteren Vorgang des Kolbens / beginnen sich die Schlitze 0 zu öffnen. Die Verbrennungsgase expandieren in dem Zylinder in hinüber. Sobald nun die Verbrennungsgase sowohl im Zylinder k als auch im Zylinder m so weit expandiert sind, daß die Spannung niedriger wird als das im Kühler ρ vörverdichtete und gekühlte Gemisch, öffnet sich durch den Unterdruck das Ventil q, und es strömt das Gemisch in den Zylinder k nach. Dieses Nachströmen vollzieht sich so lange, bis der Kolben / nach erfolgter Umkehr wieder die Schlitze 0 schließt. Das Verhältnis der Durchmesser der beiden Zylinder ist so gewählt, daß in der letztbesprochenen Stellung des Kolbens, bei welcher die Schlitze 0 von neuem geschlossen sind, der Zylinder k lediglich mit dem frischen, vorverdichteten Gemisch gefüllt ist.

Bei dieser Ausführungsform wird Luft und Gas gleichzeitig durch den Kolben η im vorderen Teil des Zylinders m verdichtet und in den Kühler ρ getrieben, in welchem das verdichtete Gemisch ungefähr auf die Temperatur der Außenluft gekühlt wird.

Die beschriebenen Vier- und Zweitaktmaschinen sind nur beispielsweise gewählt. Offenbar kann auch jedes andere System von Viertakt- oder Zweitaktexplosionskraftmaschinen zur Ausführung des Verfahrens verwendet werden.

Es können Gas und Luft gesondert oder auch gemischt verdichtet und abgekühlt werden. Auch die Zahl der Stufen, in welchen die Verdichtung vorgenommen wird, ist eine beliebige. Wesentlich ist, daß zwischen jeder Verdichtung eine Abkühlung bis ungefähr auf die äußere Lufttemperatur erfolgt.

Ebenso ist es für das Wesen der Erfin-¹ dung gleichgültig, ob zur Vorverdichtung besondere Pumpen vorgesehen sind, oder ob die Verdichtung in den nicht arbeitverrichtenden Seiten der Zylinder erfolgt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Arbeitsverfahren für Explosionskraftmaschinen , bei welchem Brennstoff und Luft vor dem Eintritt in den Arbeitszylinder verdichtet und abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein derartiges Brennstoffluftgemisch im Arbeitszylinder auf eine höhere Endspannung verdichtet wird, ohne daß die Endtemperatur des Gemisches höher ist als bei den in ge\vöhnlicher Weise arbeitenden Explosionskraftmaschinen, zu dem Zwecke, bei Vermeidung von Vorzündungen hohe Verdich- _r tungsendspannungen im Arbeitszylinder zu erzielen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.