DE256592C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46«.-GRUPPE

PAUL NOLET in BRÜSSEL.

Die Erfindung bezweckt, den Wirkungsgrad von Explosions- oder Verbrennungsmotoren durch Beseitigung der bisher notwendigen Kühlung der Zylinderwandungen zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist der Explosions- bzw. Verbrennungsmotor mit einem Druckluftmotor in der Weise vereinigt, daß die beiderseitigen Kompressionsräume durch eine bewegliche Wand getrennt sind, und daß die beiderseitigen

ίο Kolben, die miteinander in fester Verbindung· stehen, gleichzeitig ihren Verdichtungshub vollführen. Im Augenblick der Explosion bzw. der Verbrennung wird die bewegliche Wand " nach dem Innern des Luftraumes hin verschoben, wodurch das Volumen dieses Raumes vermindert und demnach die dort befindliche Luft weiter komprimiert wird. Sobald die beiden miteinander gekuppelten Kolben sich in Gang setzen, beginnt gleichzeitig in den

ao beiden Zylindern die Expansion, wobei die von der Luft während der Überkompression absorbierte Arbeit vollständig durch den Druckluftmotor zurückgegeben wird, da die Expansion dort sich notwendigerweise bis auf den atmosphärischen Druck fortsetzt. Durch Verstellung der beweglichen Wand wird einerseits das Volumen des Explosions- bzw. Verbrennungsraumes vermehrt und andererseits die Expansion der verbrannten Gase vermindert.

Dieser Nachteil kann jedoch dadurch behoben werden, daß man die Auspuffgase wie bei den Verbundmaschinen in einen unter dem Kolben des Druckluftmotors angeordneten Raum führt, damit eine Wirkung auf die untere Fläche dieses Kolbens während seines nachfolgenden Hubes ausgeübt wird.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung im Vertikalschnitt mit Einrichtung zur Verwertung der Auspuffgase in den Fig. 1 und 2 und ohne diese Einrichtung in der Fig. 3 dargestellt.

Der Zylinder 1 des Explosions- bzw. Verbrennungsmotors, in welchem der Kolben 2 sich bewegt, ist von dem Zylinder 3 eines Druckluftmotors umgeben, der einen mit dem Kolben 2 in fester Verbindung stehenden, ringförmigen Kolben 4 enthält. Die beiden miteinander vereinigten Motoren arbeiten im Viertakt. Über den Zylindern 1 und 3 befindet sich ein zylindrischer Raum, der durch eine bewegliche, kolbenartig ausgebildete Scheidewand 7 in zwei Abteile 5 und 6 getrennt ist. Die Verstellung dieser Scheidewand ist nach unten durch einen Ansatz 15 begrenzt. Das untere Abteil 6 stellt den Kornpressionssowie den Explosions- oder Verbrennungsraum dar und weist ein Auslaßventil 8 auf. Das obere Abteil 5 dient als Kompressionsraum für den Druckluftmotor und ist mit einem Ventil 9 versehen, das sowohl dem Ansaugen als dem Auslaß der Luft dient. Eine Leitung 10, die zwischen der Außenwand der Räume 5, 6 und der Innenwand einer Umhüllung 11 vorgesehen ist, verbindet das Abteil 5 mit dem Zylinder 3 des Druckluftmotors. Diese Leitung kann sich

über einen großen Teil des Umfanges der Räume 5, 6 erstrecken.

Die Ventile 8 und 9 werden beide zwangläufig durch eine Nockenwelle oder durch ein anderes von der Kurbelwelle des Motors bewegtes Organ gesteuert. Das Einlaßventil für das Gasluftgemisch ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

In den Fig. 1 und 2 führt die Auspuff-ίο leitung 12 für die verbrannten Gase zu dem unteren Teil der Zylinder 1 und 3, so daß die auspuffenden Gase unter die Kolben 2 und 4 geleitet werden. Unterhalb des Zylinders 3 befindet sich weiterhin eine Auspuffleitung 13, welche mit einem Ventil 14 versehen ist, das zwangläufig wie die Ventile 8 und 9 gesteuert wird.

Die Wirkungsweise einer solchen Maschine ist folgende:

Bei Beginn des Saughubes der Kolben 2 und 4 nehmen die einzelnen Teile die in der Fig. ι dargestellte Lage ein, wobei die bewegliche Scheidewand 7 auf dem Ansatz 15 aufliegt.

Während dieses Hubes tritt Luft durch Ventil 9 in den über dem Kolben 4 frei werdenden Teil des Zylinderraumes 3 und Gasluftgemisch durch ein nicht dargestelltes Ventil in den Zylinderraum 1 ein.

Während des folgenden Verdichtungshubes wird das Gemisch in dem Raum 6 unterhalb der Scheidewand 7 zusammengedrückt, während die Luft in dem Raum 5 oberhalb dieser Scheidewand komprimiert wird. Die Abmessungen dieser Kammern sind vorteilhafterweise derart gewählt, daß die Kompression der Luft genügend groß ist, um die Scheidewand 7 in ihrer Lage festzuhalten.

Erfolgt alsdann die Entzündung des Gemisches, so wird die durch die Explosion oder Verbrennung entstehende Druckerhöhung sofort auf die bewegliche Scheidewand übertragen, und zwar bevor auf den Kolben 2 eine Wirkung ausgeübt wird, dessen Kurbel in diesem Augenblick in der Totpunktlage oder nahe derselben sich befindet. Da auf diese Weise ein Teil des Überdruckes sofort bei seiner Entstehung in Arbeit umgewandelt wird, durch welche ein Anheben der Scheidewand 7 erfolgt, steigen Temperatur und Druck in dem Raum 6 lange nicht so hoch wie bei gewöhnlichen Motoren.

Das Anheben der Scheidewand 7 erzeugt im Raum 5 einen Überdruck der Druckluft, welche während des Niederganges des Kolbens 4

expandiert und dabei auf den Kolben 4 gleich- !

zeitig wie der in dem Raum 6 erzeugte Druck i

auf den Kolben 2 wirkt. j

Fig. 2 zeigt die Stellung der Einzelteile i während des Arbeitshubes. Der Druck in dem mittleren Motor muß während des ganzen Arbeitshubes immer höher sein als der Druck in dem Druckluftmotor, und zwar zufolge der Expansionsunterschiede, die von der Verstellung der Scheidewand 7 herrühren.

Beim vierten Takt entweicht die Luft aus dem Druckluftmotor durch das Ventil 9 und die Gase aus dem Raum 6 durch Ventil 8. Wenn man die Expansion der aus dem mittleren Motor (Fig. ι und 2) strömenden Gase weiter ausnutzen will, so werden dieselben anstatt direkt in die Atmosphäre, wie in der Fig. 3, durch die Leitung 12 in die Zylinder 1 · und 3 und unterhalb der Kolben 2 und 4 geleitet, um dort die Expansion zu vervollständigen. Diese Gase strömen dann durch das Ventil 14 während des Rück- oder Saughubes dieser Kolben aus. Das Ventil 14 ist nur während des eigentlichen Auspuffhubes geschlossen.

Um die größte Summe von Arbeit aus der Druckluft während der Explosion bzw. Verbrennung zu erlangen, muß natürlich bei gleichen Kolbenhüben der Durchmesser des Druckluftzylinders größer sein als der des mittleren Zylinders. Das betreffende Verhältnis ist z. B. vorteilhafterweise 3: 1.

Bei dieser Maschine wird während der Explosions- oder Verbrennungsperiode eine Energiemenge aufgespeichert, welche dem Motor vollständig wiedergegeben wird. Überdies wird infolge der sofortigen Absorption dieser Energie und deren Umformung in Arbeit der Anfangsdruck und demgemäß auch die Anfangstemperatur in dem mittleren Motor vermindert. Wird auch theoretisch der Wirkungsgrad vermindert, so ist doch die Verminderung der Temperatur nicht so nachteilig für theoretischen Kreisprozeß als die gebräuchliche Wasserkühlung. Der Wärmeaustausch zwischen mittlerem Motor und außen ist viel geringer als in den gewöhnlichen Motoren und erfolgt größtenteils durch Abgabe der Kalorien an die in dem äußeren Motor sich befindliche Luft, woraus der Vorteil entsteht, daß die Expansionskurve der Druckluft noch erhöht wird.

Da die Expansion der Druckluft immer eine vollständige ist, wird auch die Temperatur der Luft beim Auspuff ungefähr gleich der der Atmosphäre sein. Die Außenwandüngen des Luftzylinders werden niemals sehr warm sein. Der innere Zylinder wird gleichfalls durch die große Temperaturerniedrigung, welche bei der Expansion der komprimierten Luft entsteht, gekühlt.

Bei kleinen, beispielsweise Automobilmotoren können die expandierten Gase frei ausströmen und beispielsweise eine Einrichtung nach der Fig. 3 verwendet werden. Andererseits kann man für starke Maschinen die Zylinder von-

einander trennen und auch andere Kombinationen verwenden, wie auch die Erfindung beispielsweise für Zweitaktmotoren geeignet ist,

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Mit einem Druckluftmotor vereinigter Explosions- oder Verbrennungsmotor, in welchem das Gasluftgemisch und die Luft

   ίο gleichzeitig komprimiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskammern der Luft und des Gasluftgemisches durch eine bewegliche Scheidewand getrennt sind, welch letztere nach der Luftkompressionskammer hin durch die bei der Explosion oder Verbrennung erzeugte Kraft verstellt wird, um die Luft in dem Luftdruckzylinder weiter zu komprimieren und sie während der Expansionsperiode auf den Luftkolben wirken zu lassen.
2. 2. Ein Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Scheidewand den Boden des verbreiterten Explosions- bzw. Verbrennungsraumes bildet.
3. 3. Ein Motor nach Anspruch 1, in welchem in bekannter Weise der in den Auspuffgasen noch vorhandene Druck benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gase zugleich unter den Arbeitsund den Luftkolben geführt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.