DE243371C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JIS 243371-KLASSE 46 a. GRUPPE

$)t.*3ng. EMIL VOGEL in NEAPEL.

Verbrennungskraftmaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Dezember 1909 ab.

Bei solchen ·, Gleichdruckverbrermungskraftmaschinen, welche ihre Druckluft im Arbeitszylinder selbst verdichten, sie von da am Ende des Verdichtungshubes in einen Druckbehälter überschieben und von dort zu Beginn des Arbeitshubes in den Zylinder zwecks Einführung des Brennstoffes zurückströmen lassen, muß dafür gesorgt werden, daß der Druck im Behälter stets der gleiche bleibt, weil die Höhe

ίο des Verbrennungsdruckes von der Höhe der Spannung abhängig ist, welche zu Beginn der Verbrennung (am Ende des Überschiebens) im Zylinder herrscht. Diese Spannung aber ist abhängig von der im Behälter herrschenden.

Schwankt der Druck im Behälter, so schwankt der erreichte Verbrennungsdruck gleichfalls. Dadurch wird die Gefahr herbeigeführt, daß der Verbrennungsdruck die zulässige Höhe überschreiten könnte. Ferner können selbst anfänglich sehr geringe Schwankungen im Behälterdruck zu großen Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Maschine führen, weil eben die Schwankungen des Behälterdruckes im Laufe der Zeit vielfach vergrößert zum Ausdruck kommen, wenn nicht Vorkehrungen getroffen sind, um sie in gewünschten Grenzen zu halten.

Die Aufgabe, im Druckbehälter stets gleichen Druck zu halten, stößt nun auf Schwierigkeiten. Es ist zwar leicht, die Menge der vom Zylinder in den Behälter übergeschobenen Luft gleichzühalten, indem man das Überströmventil stets gleich lange offen läßt, dagegen genügt diese Maßregel nicht, um auch stets die gleiche Menge vom Behälter durch das Einblaseventil in den Zylinder strömen zu lassen, wie die folgende Betrachtung zeigt._:

Lagerexemplar 55

Die Luftmenge, welche in der Zeiteinheit von einem Behälter durch eine Öffnung in j einen anderen Behälter überströmt, ist bedingt durch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft. Diese Geschwindigkeit ist nun im allgemeinen abhängig von der Druckdifferenz zwischen den beiden Behältern. Im vorliegenden Falle sind nun die beiden Behälter, zwischen denen das Überströmen der Luft stattfindet, einerseits der Druckbehälter, andererseits der Zylinder; Das Überschieben vom Zylinder in den Druck- ·.-,·, behälter geschieht unter dem Kompressions^ druck; dieser wird ohne weiteres immer der gleiche sein, da der Druck zu Beginn der Kompression — der Atmosphärendruck — der gleiche ist. Ebenso kann der Druck im Behälter während des Beharrungszustandes bei der die Erfindung bildenden Maschine als gleichbleibend vorausgesetzt werden, Dagegen ändern sich die Verhältnisse wesentlich, wenn die Maschine einmal mit höherer und einmal mit niedrigerer Belastung läuft. In _:beiden Fällen wird darm unter dem Einfluß des Reglers die Brennstoffpumpe verschiedene Mengen von Brennstoff in den Zylinder fördern. Es wird deshalb die Periode der Brennstöffeinr führung und damit die Verbrennung in beiden Fällen verschiedene Dauer haben, d. h. der Verbrennungsdruck wird im ersten Falle langer andauern, und die Expansion wird später beginnen als^; im anderen Falle. Wenn nun aber der Beginn der Expansion und damit der Beginn der starken Druckdifferenz in beiden Fällen verschieden ist, so wird auch die Menge der überströmenden Luft schwanken. Die wechselnde Belastung und der damit wechselnde 'Expansionsbeginn wird also die Erhal-

tung gleichbleibender Spannung im Druckbehälter unmöglich machen.

Wird aber der Überströmungskanal so ausgeführt, daß sich in ihm die Schallgeschwindigkeit einstellt, so wird die Überströmgeschwindigkeit durch die Höhe des Druckunterschiedes zwischen den zwei Gefäßen nur bis zu einer gewissen Grenze zunehmen, nämlich bis zu dem sogenannten kritischen Druckverhältnis, bei welchem die Schallgeschwindigkeit erreicht ist. Sinkt der Druck noch weiter, so wird die Durchflußgeschwindigkeit nicht mehr erhöht. Dieses Druckverhältnis besitzt ungefähr den Wert 0,53, wenn beim Durchfließen eine adiabatische Zustandsänderung der durchströmenden Luft erfolgt. Ist die Schallgeschwindigkeit erreicht, so kann ein weiteres Sinken des Druckes im Zylinderraum keine Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit mehr hervorrufen. Hält man nun den Querschnitt des Einlaßventils klein (abhängig vom gewählten Druck im Aufnehmer und der durchströmenden Luftmenge), und hält man Öffnungsdauer und Hub des Einströmventils konstant, so wird stets die gleiche maximale Menge Druckluft aus dem Behälter in den Zylinder überströmen, ohne Rücksicht auf die Belastung der Maschine. Bei den bekannten Maschinen kann dieses Ziel nicht erreicht werden, weil bei ihnen die Ventilquerschnitte so bemessen sind, daß die Schallgeschwindigkeit nicht erreicht wird, so daß die Strömungsgeschwindigkeit sich mit den Drücken im Zylinder ändert. Da nun die Menge der vom Zylinder in den Druckbehälter überströmenden Luft bei gleichbleibendem Behälterdruck ohne weiteres konstant gehalten werden kann, so können gemäß der Erfindung Zufluß und Abfluß vom Druckbehälter konstant gehalten und damit gleichbleibender Druck im Behälter erzielt werden.

Will man die Maschine zeitweise über die Maximalleistung hinaus überlasten und zu diesem Zwecke die Vorratsluft oder besonders hinzugefügte Luft des Druckbehälters benutzen, so kann dies in einfachster Weise durch entsprechende Verlängerung der Öffnungsdauer geschehen.

In der Zeichnung ist die neue Erfindung in einer Ausführungsform schematisch zur Darstellung gebracht, α ist der Zylinder, in welchem sich der Kolben b bewegt. Bei seinem Anhub verdichtet der Kolben die durch das Ventil c eingelassene Luft und schiebt verdichtete Luft durch das selbsttätig öffnende Ventil e in den Druckbehälter g über. Sobald der Kolben b seine innere Totlage erreicht hat, schließt das Ventil e, und es wird nunmehr zu Beginn des Arbeitshubes das Ventil d geöffnet, welches die Verbindung zwischen dem Druckluftbehälter g und dem Zylinderraum herstellt. Das Ventil d besitzt unveränderliche Öffnungsdauer und ist mit einer engen . Durchströmöffnung versehen. In die enge öffnung i wird zugleich durch die Leitung f eine durch die Brennstoffpumpe geregelte Brennstoffmenge eingeführt, welche durch den Regler dem jeweiligen Belastungszustand angepaßt ist. In der engen Öffnung i erreicht die überströmende Luft eine solche Geschwindigkeit, daß der Brennstoff ungeachtet des engen Querschnittes mit Sicherheit in den Zylinder mitgerissen wird. Durch das Ventil d kann entweder nur die zum Einspritzen des Brennstoffes nötige Luftmenge oder darüber hinaus auch noch Verbrennungsluft zugeführt werden.

Um mit einer geringeren Druckdifferenz auszukommen, kann der Druckluft während der Überströmung Wärme zugeführt werden. Es entsteht dann eine Überströmungsgeschwindigkeit, welche, wenn auch gegenüber der eigentlichen Schallgeschwindigkeit erheblich vermindert, dennoch konstant bleibt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verbrennungskraftmaschine, welche Luft im Arbeitszylinder verdichtet und einen Teil dieser Luft in einen Druckbehälter überschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß der engste Durchströmungsquerschnitt für die Einblaseluft bei bestimmter konstanter Öffnungsdauer des Einblaseventils so klein bemessen ist, daß sich in ihm die Schallgeschwindigkeit bei Erreichung einer bestimmten Druckdifferenz einstellt, um unabhängig von den Schwankungen des Verbrennungs- und Expansionsdruckes im Arbeitszylinder bei jedem Hub die gleiche Luftmenge in den Zylinder zurückströmen zu lassen und dadurch den Druck im Druckbehälter konstant zu erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.