DE175156C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Viertaktexplosionskraftmaschine bei welcher die Ladung (Brennstoff und Luft) im Augenblick der Zündung und während des ersten Teiles der Verbrennung in zwei getrennte Mengen geteilt ist, die zwar beide unter annähernd demselben Druck stehen, von denen die eine den Brennstoff und genügend Luft, daß die leichte Zündung gesichert ist, enthält, während die zweite aus Luft allein oder hauptsächlich nur aus Luft besteht.

Im Zündpunkte und wahrend des ersten Augenblickes der Verbrennung ist die zweite Menge »die Luft« von der ersten Menge »dem Brennstoffluftgemisch« durch einen beweglichen Hilfskolben getrennt und wird infolge der Entzündung des Gemisches und der Druckübertragung durch den Hilfskolben verdichtet. Unmittelbar darauf wird diese zweite Menge »die Luft« auf die andere Seite des Hilfskolbens überführt und mischt sich mit dem verbrannten bezw. in der Verbrennung befindlichen Gemenge.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel·· einer solchen Maschine dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Längenschnitt durch den Zylinder, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 von Fig. I. Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht nach Entfernung des Deckels.

In dem Zylinder ä läuft als Arbeitskolben ein gewöhnlicher Plungerkolben b, der durch die am Zapfen c angreifende Stange d mit der Kurbel verbunden ist. Die beiden Endstellungen des Arbeitskolbens b sind mit b¹ und i>² bezeichnet. Zwischen dem Arbeitskolben b und dem abseits der Kurbel liegen

den Zylinderende läuft ein Hilfskolben e, der sich in Fig. 1 in seiner äußeren Grenzstellung e¹ befindet; die andere Grenzstellung liegt an dem vom Arbeitskolben entfernten Zylinderende.

Die Bahnen der beiden Kolben greifen ineinander, und damit ein harter Zusammenstoß zwischen beiden vermieden wird, ist der • eine mit einem Vorsprung b^a versehen, der in eine Aussparung e³ des andern hineinpaßt, so daß ein Polster gebildet wird.

Der Hilfskolben ist mit einer Kolbenstange/ versehen, die durch eine Bohrung des Zylinders, nicht notwendigerweise gasdicht, hindurchragt. Die Stange/ ist von einer Kammer h umgeben und besitzt eine durch eine Stopfbüchse ins Freie ragende Verlängerung/¹ von geringerem Durchmesser. Ein Ring/² begrenzt die Bewegung des Hilfskolbens gegen den Arbeitskolben, wobei ein harter Anprall dadurch vermieden ist, daß der Bund/² jn das verengerte Ende h¹ der Kammer h polsternd hineinpaßt. Ein Federventil i öffnet vom Zylinder in die Kammer h und ein Ventil j öffnet von außen in den zwischen Hilfskolben e und Zylinderende liegenden Raum a¹.

Wenn sich der Hilfskolben e dem Zylinderdeckel g nähert, werden eine Anzahl feiner Kanäle a² am Zylinderumfang frei und gestatten der im Räume a¹ befindlichen Luft, auf die andere Seite des Kolbens e überzutreten.

An oder nahe an der Grenzstellung e¹ des Hilfskolbens befindet sich ein Kanal k, der zu dem Einlaßventil m und dem Auslaßventil η hinführt. ' ■ ■

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende:

Vorausgesetzt der Arbeitskolben b befinde

sich in seiner äußersten Innenstellung b¹ und der Hilfskolben e ganz oder nahezu mit ihm in Berührung, so wird der Hilfskolben e dem Arbeitskolben bei seiner Vorwärtsbewegung zunächst folgen. Wenn der Kolben e seine äußerste Stellung e¹ erreicht hat, kann er dem Arbeitskolben nicht weiter folgen, und in den

ίο Raum, der nunmehr zwischen den beiden Kolben gebildet wird, wird durch das Ventil η ein entzündbares Gemisch von Gas und Luft eingesaugt. Nach Vollendung dieses Hubes beginnt der Arbeitskolben nach seiner Umkehr die Verdichtung des Gemisches. Sobald sich der Druck des letzteren hierbei ein wenig erhöht hat, entsteht infolge der größeren Druckfläche ein Überdruck gegen den Druck in der Kammer h, so daß bei der weiteren

ao Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens der Hilfskolben auch zurückgedrängt wird und in dem Räume a^] die Luft verdichtet wird. Diese Verdichtung setzt sich während des ganzen Rückwärtshubes des Arbeitskolbens fort, so daß sich schließlich zwischen den beiden Kolben eine verdichtete Ladung entzündbaren Gemisches und im Räume a¹ eine verdichtete Luftmenge befindet, wobei zwischen den beiden Mengen nur ein geringer Druckunterschied vorhanden ist.

Am oder gegen Ende des Verdichtungshubes wird das brennbare Gemisch in bekannter Weise entzündet. Hierdurch entsteht zwischen den Kolben eine Drucksteigerung des brennbaren Gemisches, und infolgedessen geht der Hilfskolben e noch weiter zurück und die zwischen ihm und dem Zylinderdeckel befindliche Luftmenge wird noch mehr verdichtet. Sobald nun der Druck der beiden getrennten Gas- oder Luftmengen annähernd einander gleich ist, legt der Hilfskolben e die kleinen Kanäle α² frei und die Luft kann von der Seite a¹ des Hilfskolbens auf die andere Seite übertreten. Die Luft mischt sich mit den brennenden Gasen und hilft dazu, die Verbrennung vollständig zu machen, wenn ungenügend Luft in dem entzündeten Gemisch enthalten war.

Da die Stange β ins Freie ragt, so ist in

diesem Zeitpunkt ein Überdruck auf den Hilfskolben vorhanden, der genügt, ihn vollkommen in seine äußerste Stellung gegen den Zylinderdeckel g zu drängen, so daß die Luft von der Seite a¹ vollständig verdrängt wird.

Die verdrängte Luft wird durch die Kanäle a¹ so geleitet, daß sie über die Oberflächen hinwegstreicht, die eben der Anfangstemperatur der Verbrennung ausgesetzt waren, und dadurch, daß sie sich mit der verbrannten bezw, verbrennenden Ladung mischt, setzt sie die Temperatur im Zylinder wesentlich herab, ohne eine Druckminderung dabei hervorzurufen; - denn die Zusammenziehung der verbrannten Gase infolge des Wärmeverlustes wird durch die Expansion der die Wärme aufnehmenden Luft voll ausgeglichen.

Die Verbrennung des brennbaren Gemisches und seine Mischung mit der getrennt vorbereiteten Luftmenge wird so schnell vor sich gehen, daß sie vollendet sein wird, bevor der Arbeitskolben einen merklichen Teil seines Arbeitshubes zurückgelegt hat.

Nunmehr macht der Arbeitskolben seinen Arbeitshub. Sobald der Druck des expandierenden Gemisches genügend gesunken ist, entfernt sich der Hilfskolben von dem Zylinderdeckel g\ aber unter gewöhnlichen Umständen wird dies erst am oder nahe am Ende des Arbeitshubes eintreten, wenn das Auslaßventil η geöffnet wird.

Während des jetzt folgenden Rücklaufes des Arbeitskolbens geht der Hilfskolben ihm entgegen, bis er ihn trifft, und wenn die Kolben sich treffen, sind die Verbrennungsrückstände vollständig entleert, abgesehen von der geringen Menge, die sich in dem Kanal k befindet.

Während der Bewegung des Hilfskolbens e gegen den Arbeitskolben wird frische Luft in den Raum a^l eingesaugt, die verdichtet wird, wenn sich die Kolben getroffen haben und der Hilfskolben zurückgetrieben wird, da der Arbeitskolben den ihm von der Kurbel vorgeschriebenen Rückwärtshub vollenden muß. Diese Luftpolsterung hat einen günstigen Einfluß auf einen sanften Gang der Maschine, indem dadurch der Arbeitskolben am Ende seines Auspuffhubes aufgehalten wird. Diese gepreßte Luft gibt dem Arbeitskolben eine Beschleunigung, wenn er seinen Saughub beginnt.

Hierauf wiederholt sich der Kreislauf.

Etwa aus der Kammer h entwichene Luft wird durch das Ventil i wieder ersetzt in dem Augenblick, wo im Zylinderraum a¹ der Maximaldruck herrscht.

Bei dieser Maschine kann man einen beliebig hohen Überschuß an Luft zulassen, ohne daß dabei das brennbare Gemisch unter das eine sichere Zündung gewährleistende Maß verdünnt wird. Die überschüssige Luft wandelt, nachdem sie ihrem Zwecke, den Zylinder zu kühlen, gedient hat, einen großen Teil der aufgenommenen Hitze bei der dadurch entstehenden Expansion in Arbeit um.

Statt daß die Hitze von der Außenseite des Zylinders entfernt wird, wird die Hitze bei dieser Maschine von der Innenfläche des Zylinders abgenommen, die viel eher geneigt ist, sie abzugeben, und deren Erhaltung wichtiger ist. Außerdem ist durch die daraus

folgende Verminderung der Innentemperatur und der Möglichkeit von Vorzündungen eine starke Verdichtung zulässig.

Auch beeinflußt die vollständige Entfernung der Verbrennungsrückstände infolge des Aufeinandertreffens der beiden Kolben die Zündung der folgenden Ladung günstig.

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung beruht in der großen Erweiterung

ίο der Leistungsgrenzen. Man kann das Gasluftgemisch stark mit Luft verdünnen oder nur wenig Luft beigeben, wenn nur in beiden Fällen das Gemisch gerade noch entzündbar ist, und trotzdem wird die Verbrennung bei dem Arbeitsverfahren in beiden Grenzfällen und bei in allen dazwischen liegenden Mischungsverhältnissen eine ganz vollkommene.

Um die Leistung noch weiter zu erhöhen, kann etwas brennbares Gas auch in den Raum a¹ eingeführt werden.

Um die Gefahr der Zylinderüberhitzung bei erheblicher Anstrengung der Maschine zu vermeiden, kann die Einrichtung getroffen werden, daß ein Strahl zerstäubten Wassers in den Raum a^l eingeführt wird. Durch die Dampferzeugung, die erst eintreten wird, nachdem das Gasluftgemisch sich entzündet hat, wird die überschüssige Wärme in wirksamer und zweckmäßiger Weise aufgezehrt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Viertaktexplosionskraftmaschine, bei welcher Brennstoffluftgemisch Und eine zweite Luftmenge, die nur wenig oder gar keinen Brennstoff enthält, in den Zylinder in zwei durch einen frei fliegenden Hilfskolben getrennten Mengen eingeführt und dann beide getrennt voneinander annähernd gleich hoch verdichtet werden,. dadurch gekennzeichnet, daß bei Entzündung des Brennstoffluftgemisches der Hilfskolben zuerst die weitere Verdichtung der zweiten ganz oder hauptsächlich aus Luft bestehenden Menge bewirkt und dann deren Uberströmung von einer Seite des Hilfskolbens in denjenigen Raum veranlaßt, der das verbrannte oder brennende Gemisch enthält.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Luftmenge in unmittelbarer Nähe des Zylinderdeckels durch eine Anzahl von Rinnen (a¹) überströmt, die am Zylinderende im Zylindermantel angeordnet sind, so daß die zweite Luftmenge beim Übertritt in enge Berührung mit der Zylinderoberfläche tritt, welche noch eben vorher in Berührung mit brennenden Gasen gestanden hat.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (h), in der sich die Kolbenstange ff,/¹J des frei fliegenden Hilfskolbens (e) bewegt, selbsttätig mit hochgespannter Druckluft geladen wird, indem durch ein Rückschlagventil (i) periodisch Druckluft aus dem Arbeitszylinder nach der Verbrennung in die Kammer (Kj eintritt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.