DE231424C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 «/'GRUPPE 3ä £¥

Zweitaktverbrennungskraftmaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1909 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktverbrennungskraftmaschine, und zwar derjenigen Gattung, die mit unabhängigem Luftpumpenzylinder und Arbeitszylinder versehen ist, wobei die Luftpumpe dem Arbeitszylinder während dessen Kompressionshub Luft durch ein in dem die Verdichtungsräume der Luftpumpe und des Arbeitszylinders miteinander verbindenden Kanal vorgesehenes Rückschlagventil

ίο zuführt, während nahe dem Ende des Kompressionshubes annähernd gleiche Kompression in beiden Zylindern auftritt und am Ende des Kompressionshubes der Pumpe die Überführung von Luft aus der Luftpumpe direkt zum Arbeitszylinder verzögert oder unterbrochen und die Luft mit verstärktem Drucke durch einen anderen Kanal geleitet wird, um genau am Ende des Kompressionshubes Brennstoff in die innerhalb des Arbeitszylinders komprimierte Luft einzuführen.

Zweck der Erfindung ist, eine gründliche Reinigung des Arbeitszylinders zu bewirken und trotzdem eine große vorkomprimierte Luftladung in dem Pumpenzylinder zur Verfügung zu haben, bevor der Pumpenkolben seinen Einwärts-, d. h. Kompressionshub beginnt.

Die Erfindung besteht zu diesem Zwecke darin, daß die beiden Kolben des Arbeitszylinders und des Pumpenzylinders bei ihrem Auswärtshub in einer geschlossenen Kurbelkammer Luft komprimieren, die unter Druck in den bereits mit Luft angefüllten Pumpenzylinder bei Außenstellung der Kolben hineinbefördert wird, um eine gründliche Reinigung des Arbeitszylinders von dem Verbrennungsprodukt vornehmen' zu können und trotzdem eine große vorkomprimierte Luftladung im Pumpenzylinder zur Verfügung zu haben, bevor der Pumpenkolben seinen Einwärts-, d. h. seinen Kompressionshub beginnt.

Die Zeichnungen stellen diese Verbrennungskraftmaschine dar, und zwar zeigt:

Fig. ι die Maschine im Aufriß.

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig. i.

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 1.

Die Kurbelkammer c der Maschine ist luftdicht gemacht und mit einem selbsttätigen Einlaßventil oder mit Einlaßöffnungen t. versehen, die beim Einwärtshub des Kolbens h von letzterem freigegeben werden. Außerdem ist eine Öffnung ν vorgesehen, die durch Kanal u mit der Kurbelkammer c verbunden ist und nahe dem Ende des Auswärtshubes des Luftpumpenkolbens h freigegeben wird. Die Zylinder a und b werden vorteilhaft nebeneinander auf der Kurbelkammer c. angeordnet. Einer dieser Zylinder (b) wirkt als Arbeitszylinder, während der andere (a) als Luftpumpe wirkt; der Arbeitszylinder b wird mittels eines Wassermantels d durch irgendein geeignetes Kühlmittel auf eine gewisse Länge hin abgekühlt, und in manchen 'Fällen kann auch die Pumpe a, beispielsweise durch einen Mantel e, gekühlt werden. Der Arbeitszylinder ist mit Auspuffschlitzen f versehen, die am Ende des Arbeitshubes durch den Arbeitskolben g freigelegt werden können. In manchen Fällen kann im Zylinderkopf ein Auspuff ventil allein oder gleich-

zeitig mit den Schlitzen vorgesehen werden. Die Kolben g, h der beiden Zylinder b und a sind mit ein und derselben Kurbelwelle j verbunden, doch kann die Kurbel der Luftpumpe in manchen Fällen gegen die Kurbel, mit welcher der Arbeitskolben g verbunden ist, etwas nach vorn oder nach hinten vorgesetzt werden; in den Zeichnungen sind die Kurbeln unter gleichem Winkel angeordnet. Die der Kurbelkammer entgegengesetzten Zylinderenden sind durch Deckel k und I verschlossen, die aus einem Stück bestehen können und vorteilhaft so angeordnet werden, daß sie einige der Ventile aufnehmen können. Der Deckel I des Arbeits-Zylinders wird vorteilhaft konisch hergestellt. Die Luftpumpe ist mit. einem Einlaßventil m versehen, welches vorteilhaft als selbsttätiges Ventil ausgebildet wird, in manchen Fällen aber auch mechanisch gesteuert werden kann.

Der schädliche Raum der Luftpumpe und der Kompressionsraum des. Arbeitszylinders sind durch einen Kanal, ein Rohr ο. dgl. η miteinander verbunden, durch welchen der größere Teil der Luft von der Luftpumpe in den Arbeitszylinder hinüberbefördert wird.

In diesem Kanal η ist an einem bestimmten Punkte zwischen Luftpumpenzylinder α und Arbeitszylinder b ein Ventil 0 angeordnet, welches entweder, wie in der Zeichnung veranschaulicht, ein selbsttätiges federbelastetes Ventil oder ein mechanisch gesteuertes Ventil sein kann. Anstatt des dargestellten Scheibenventils 0 kann in manchen Fällen, wenn es sich um ein gesteuertes Ventil handelt, ein Drehventil, ein Schieberventil o. dgl. benutzt werden. Außerdem wird das Ventil 0 so angeordnet, daß der Explosionsdruck im Arbeitszylinder b beim Auf treffen auf den Ventilkopf das Ventil auf seinem Sitz gasdicht zu schließen sucht.

Ist das Ventil 0 ein selbsttätiges federbelastetes Ventil, so kann entweder das Ventil mit einer Vorrichtung versehen werden, durch welche seine Belastung geändert werden kann, oder es kann in dem Kanal η eine Drosselvorrichtung vorgesehen werden.

Von dem schädlichen Raum im Kopf des Pumpenzylinders α führt ein Nebenkanal oder Nebenrohr p zu dem Kopf / des Arbeitszylinders b, und zwar vorteilhaft zu der Spitze des konischen Teiles des Kopfes Z. Dieser Nebenkanal p ist an dem Punkte, wo er den konischen Teil des Arbeitszylinderkopfes I trifft, mit einem Ventil q versehen, welches vorteilhaft selbsttätig arbeitet, in manchen Fällen aber auch mechanisch als federbelastetes Rohrventil ausgebildet, und es können Vorkehrungen getroffen sein, um die Belastung des Ventiles variieren zu können.

In dem Nebenkanal p sind Vorrichtungen zum Einführen von Brennstoff angeordnet, die beispielsweise die Gestalt einer Düse oder eines Kanales annehmen können, durch welche flüssiger oder fester Brennstoff in abgeteilten Mengen durch eine Pumpe o. dgl. in den Kanal p eingespritzt werden kann, wobei in diesem Kanal ein Rückschlagventil angeordnet ist. Es kann aber auch eine geeignete Brennstoffzumeßvorrichtung, z. B. eingekerbte Scheiben oder genutete Plunger, vorgesehen werden. Wieder in anderen Fällen können die Brennstoffzuführungsvorrichtungen mit dem an der Spitze des konischen Teiles des Zylinders b angeordneten selbsttätigen Einlaßventil q verbunden oder durch dieses betätigt werden. So kann z. B. in dem Sitz des Ventiles q eine ölnut vorgesehen und ein Sieb χ zum Aufbrechen des zutretenden Stromes von Brennstoff und Luft angebracht werden.

Ferner kann in manchen Fällen die durch den Saughub der Luftpumpe in dem Luftkanal p zwischen Pumpen- und Arbeitszylinder erzeugte Saugwirkung dazu benutzt werden, um eine Brennstoffladung an einem Rückschlagventil s vorbei direkt in den Kanal p oder in den damit verbundenen Kanal q hineinzuziehen, wobei das Ganze so angeordnet ist, daß dieser Brennstoff sich nicht mit der Luftmenge im Luftpumpenzylinder α vermischen kann und in dem Kanal, p so lange festgehalten wird, bis er im geeigneten Augenblick in den Arbeitszylinder hineingetrieben wird.

Kommt ein selbsttätiges federbelastetes Ventil 0 in dem Luftkanal η zwischen der Luftpumpe und dem Arbeitszylinder zur Verwendung, dann wird das am Ende des Nebenkanales^> dicht bei dem konischen Zylinderkopf I angeordnete Ventil q etwas stärker belastet als das Ventil 0. ■

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Angenommen, der Arbeitskolben g mache einen Arbeitshub; unter diesen Bedingungen bewegen sich beide Kolben g und h auswärts. Die Gase im Arbeitszylinder b expandieren und leisten Arbeit, und die Luftpumpe zieht durch ihr Einlaßventil m Luft an, bis die Kolben fast ihre äußere Endstellung erreicht haben. Nähern sie sich dem Ende ihres Auswärtshubes, so passiert der Arbeitskolben die Auslaßöffnungen f in den Zylinderwandungen und gibt dieselben frei, worauf die Auspuffgase zu entweichen beginnen. Kommt ein gesteuertes Auslaßventil im Zylinderkopf zur Verwendung, so tritt auch, dieses Ventil in Tätigkeit.

Der Luftpumpenkolben h gibt nun die Einlaßöffnungen ν nahe dem Ende seines Auswärtshubes frei. Beim Freilegen dieser Einlaßöffnungen strömt die durch die Abwärtsbewegung der beiden Kolben in der Kurbelkammer c zusammengepreßte Luft-in die Luftpumpe und sucht diese vollkommen zu füllen. Dadurch wird der Druck in der Luftpumpe erhöht,

bevor der Luftpumpenkolben h seinen Kompressionshub beginnt.

Infolge dieser Drücksteigerung in der Pumpe b öffnet sich das Ventil o, und es tritt Luft in den Zylinder b ein. Da nun die Öffnungen f noch frei sind, so treibt die durch das Ventil ο eintretende Luft die Auspuffgase durch die Öffnungen f aus, und da das Ventil g schwerer belastet ist als das Ventil o, wird dieser Luftstrom

ίο keine Brennstoff dämpfe enthalten; es wird demgemäß eine Reinigung ohne Brennstoffverlust erzielt.

Eine weitere Wirkung der in der Luftpumpe aufgespeicherten Luftmenge bestellt darin, daß der Druck in der Luftpumpe beim Rückwärtshub bedeutend schneller anwächst^ als es der Fall sein würde, wenn die Luftpumpe nur infolge ihrer eigenen Ansaugung durch das Einlaßventil m gespeist würde.

Die Kolben beginnen nunmehr ihren Einwärtshub, und wenn ein Auspuffventil vorhanden ist, so schließt dieses, sobald oder kurz nachdem die Kolben die Öffnungen in den Zylinderwandungen bedecken. Alsdann beginnt die Kompression in beiden Zylindern, und zwar wird in der Luftpumpe Luft und in dem Arbeitszylinder Luft oder ein Gemisch von Luft und rückständigen Gasen zusammengepreßt. Nachdem ein gewisser Teil der Rückwärtshübe vollendet ist, steigt der Druck in der Luftpumpe α so weit, daß er die Belastung des Ventils 0 in dem Luftkanal η überwindet; wird ein mechanisch gesteuertes Ventil benutzt, so kann dieses so angeordnet werden, daß es sich an dem erwähnten Punkt öffnet. In jedem Falle beginnt, wenn das Ventil 0 sich öffnet, Luft aus der Luftpumpe α in den Arbeitszylinder δ zu strömen. Die Kolben setzen ihren Einwärtshub fort, und in beiden Zylindern findet gleichmäßig Kompression statt und dauert an, bis der Zeitpunkt erreicht ist, zu welchem Brennstoff eingeführt werden muß. Dieser Zeitpunkt wird entweder, durch die Belastung des Ventiles 0 in dem Luftkanal η im Verhältnis zur Belastung des Ventiles q am Ende des Nebenkanales p bestimmt oder durch Drosselung des Luftkanales n. Eine Ausführungsform dieser mechanischen Drosselvorrichtung ist in Fig. 1 veranschaulicht. Sie besteht aus einem an dem Kolben h vorgesehenen Ansatz 3, der in die Aussparung 4 eintritt, sobald sich der Kolben dem Ende seines Kompressionshubes nähert. Dieser Ansatz 3 ist an seinem oberen Ende konisch. Innerhalb der Aussparung 4 befindet sich ein Ring 5, der dicht auf Ansatz 3 schließt, aber mit beträchtlichem Spielraum in der Aussparung 4 sitzt. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Nähert sich der Kolben h dem Ende seines Einwärtshubes, so tritt der konische Teil des Ansatzes 3 in den Ring 5 ein und beginnt den Durchtritt durch die Aussparung, durch die die Luft den Zylinder a verlassen kann, um zum Kanal η und von dort zum Arbeitszylinder b zu gelangen, einzuengen. Je weiter sich der Kolben seiner Endlage nähert, um so weiter tritt der Ansatz 3 in die Aussparung 4 ein, und schließlich ruht der Ring 5 auf dem parallelen Teil des Ansatzes 3 auf, wodurch der Luftkanal von α nach η gänzlich abgesperrt wird. Der Augenblick, in welchem diese vollständige Absperrung eintritt, hängt von dem Grade der Konizität von der Länge des konischen Teiles des Ansatzes 3 ab.

Der Ring 5 wird lose angeordnet, damit er sich selbst genau auf dem Ansatz 3 zentrieren kann, wenn dieser in die Aussparung 4 eintritt.

Es sind jedoch noch andere Ausführungsformen möglich, so z. B. können die Öffnungen an den Enden des Luftkanales entweder durch den Luftpumpenkolben oder den Arbeitskolben oder durch beide Kolben überdeckt werden.

Die vom Kanal η abgeschnittene Luft wird nun im Pumpenzylinder b weiter verdichtet und in das Rohr p getrieben.

Die durch das Rohr p hindurchgehende Luft nimmt den in den Arbeitszylinder b einzuführenden Brennstoff mit sich, der sich beim Eintreten in den Zylinder b mit der darin befindlichen, bereits hoch komprimierten Luft mischt und, wenn es sich um flüssigen Brennstoff han-. delt, durch die Kompressionswärme und die Wärme des Arbeitszylinders verdampft wird. Um diese Verdampfung zu beschleunigen, kann, man einem Teil des Arbeitszylinders selbst oder einem innerhalb desselben gelegenen besonderen Teil eine beträchtlich hohe Temperatur dadurch verleihen, daß man ihn ungekühlt läßt oder in Wärme festhaltendes Material einpackt.

Man könnte natürlich zur Ausführung der Erfindung noch viele Abänderungen vornehmen, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten.

So könnte, man z.B., anstatt den Pumpenzylinder und den Arbeitszylinder nebeneinander anzuordnen, den Pumpenzylinder konachsial mit dem Arbeitszylinder anordnen und die Kolben aus einem Stück formen oder in Tandemform miteinander verbinden, wobei diese Kolben hohl ausgeführt werden würden.

Im letzteren Falle kann Luft aus der Kurbelkammer durch Öffnungen, die durch den Pumpenkolben freigelegt werden, in den die Luftpumpe bildenden Ringraum und durch den hohlen Arbeitskolben in den Arbeitszylinder geführt werden, und zwar durch Öffnungen, die freigelegt werden, wenn der Arbeitskolben am Ende seines Arbeitshubes ist, wobei diese Luft auch dazu dient, den Arbeitszylinder zu reinigen. Der ringförmige Pumpenzylinder ist mit dem Arbeitszylinder durch einen Kanal verbunden, der durch ein selbsttätiges Rückschlagventil oder ein mechanisch gesteuertes Ventil, welches

ein Zurückströmen von Gasen aus dem Arbeitszylinder verhindern kann, kontrolliert wird. Natürlich ist auch ein Nebenkanal, der zu der Brennstoffzuführungsvorrichtung führt, vorgesehen. Der Auspuff kann durch eine öffnung hindurch erfolgen, die durch eine-mechanische Vorrichtung kontrolliert oder von dem Kolben passiert wird. Im ersteren Falle ist die öffnung am entfernteren Ende des Arbeitszylinders.

ίο Soll die Öffnung dagegen von dem Kolben passiert werden, so ist es wünschenswert, das Ende des Kolbens mit einer Vorrichtung zu versehen, um die eintretende Reinigungsluft von der Auspuffdüse abzulenken.

Es ist selbstredend, daß bei allen Ausführungsformen die gleiche Reihenfolge oder Kreislauf von Funktionen beibehalten wird und ferner daß das aus der Kurbelkammer verdrängte Luftvolumen dem durch den Arbeitskolben sowie den Luftpumpenkolben verdrängten Volumen gleichkommt, was dem größeren Durchmesser des letzteren zuzuschreiben ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   . Zweitaktverbrennungskraftmaschine mit unabhängigem Luftpumpen- und Arbeitszylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (g und h) des Arbeitszylinders (h) und des Pumpenzylinders (a) bei ihrem Auswärtshub Luft in einer geschlossenen Kurbelkammer komprimieren, die unter Druck in den bereits mit Luft gefüllten Pumpenzylinder bei Außenstellung der Kolben hineinbefördert wird, um den Arbeitszylinder gründlich reinigen zu können und trotzdem noch eine große vorkomprimierte Luftladung in dem Pumpenzylinder zur Verfügung zu haben, bevor der Pumpenkolben seinen Einwärts- oder Kompressionshub beginnt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,