DE264440C

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Publication number: DE264440C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 264440 KLASSE 46«. GRUPPE

HERMANN FREITAG in CHARLOTTENBURG.

dem Arbeitszylinder entnimmt.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juli 1911 ab.

Bei Gleichdruckverbrennungskraftmaschinen muß bekanntlich die Einführung des flüssigen Brennstoffes und der Einblaseluft in den Arbeitszylinder bereits gegen Ende des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens beginnen, um die rechtzeitige Zündung beim Beginn des Verbrennungshubes zu" sichern und , die Einführung, dieser Stoffe auf dem ersten Teile des Verbrennungshubes des Arbeitskolbens fortgesetzt werden, damit die Verbrennung allmählich unter gleichem Druck vor sich geht.

Zur Erfüllung dieser Bedingungen hatte man bisher die einzuspritzende Brennstoffmenge in einem durch das Brennstoffventil gegen das Zylinderinnere abgeschlossenen Raum gelagert, der ständig an ein mit der Einblaseluft gefülltes Gefäß angeschlossen ist, und das Brennstoffventil zwangläufig so gesteuert, daß es gegen Ende des Verdichtungshubes geöffnet wird und während des.ersten Teiles des Verbrennungshubes geöffnet bleibt. Nach der Erfindung soll diesen Bedingungen ohne Zuhilfenahme eines besonderen Einblaseluftgefäßes genügt werden, indem die durch einen von der Maschine angetriebenen Verdichter erzeugte Einblaseluft in an sich bekannter Weise unmittelbar in den Arbeitszylinder übergeführt wird. Dies ist dadurch erreicht, daß der von der Kurbelwelle aus angetriebene Verdichterkolben, dessen Zylinder mit dem gegen den Arbeitszylinder abgeschlossenen Brennstofflagerraum in ständiger Verbindung steht, dem Arbeitskolben um eine der Einblascdauer auf dem Verbrennungshub entsprechende Hubstrecke nacheilt, und daß die von beiden Kolben gesteuerte Überströmöffnung für die zur Füllung des Verdichterzylinders dienende Druckluft bei der inneren Totlage des nacheilenden Verdichterkolbens durch den Arbeitskolben auf dessen Verdichtungshub abgeschlossen wird.

Bei dieser Ausbildung der Maschine beginnt daher die Überverdichtung im Verdichterzylinder bereits gegen Ende des Verdichtungshubes und hält infolge der Nacheilung des Verdichterkolbens auf dem Verbrennungshub während der zur günstigen Verbrennung erforderlichen Einführung von Luft und Brennstoff an, so daß die rechtzeitige Zündung des Brennstoffes und dessen allmähliche Verbrennung geAvährleistet ist.

Die Versorgung einer Zweizylinderviertaktmaschine der vorliegenden Bauart mit der Einblaseluft läßt sich mittels eines einzigen Verdichterkolbens in besonders einfacher Weise durchführen, wenn der zwischen den beiden Arbeitszylindern angeordnete Verdichterzylinder, dessen Kolben abwechselnd den Brennstoff in einen der beiden Arbeitszylinder einbläst, zum Teil von den Wandungen der Arbeitszylinder gebildet wird und die Übefströmöffnungen für die zur Füllung des Verdichterzylinders dienende Druckluft in den gemeinsamen Wandungen vorgesehen sind.

Auf der Zeichnung sind mehrere AusfiüV rungsformen. der Gleichdruckverbrennungskraftmaschine nach der Erfindung dargestellt. Fig. I bis 3 zeigen eine einzylindrige Zweitaktverbrennungskraftmaschine, und zwar Fig. ι einen durch das Brennstoffventil geführten Längsschnitt, Fig. 2 einen durch das Spülluftventil geführten Längsschnitt der Maschine und Fig. 3 einen Teil der Fig. 2 bei einer anderen Kolbenstellung.

Fig. 4 zeigt einen Teil der Fig. 2 in einer Abänderungsform und größerem Maßstabe.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Zweizylinderviertaktmaschine nach der Erfindung, und zwar Fig· 5 einen durch das Lufteinlaß- und -auslaßventil eines Zylinders geführten Längsschnitt und Fig. 6 einen abgebrochen gezeichneten, durch das Lufteinlaß- und das Brennstoffventil geführten Längsschnitt der Maschine.

Bei der in Fig. 1 bis 3. dargestellten stehenden Zweitaktmaschine ist in bekannter Weise im Zylinderkopf 1 das zwangläufig gesteuerte Brennstoffventil 2 und das durch die Leitung 3 an eine Spülluftpumpe angeschlossene Spülluftventil 4 angeordnet (Fig. 2), während im unteren Teil des Arbeitszylinders 5 an die Auspuffleitung 6 angeschlossene Auslaßöffnungen 7 vorgesehen sind, die von dem durch die Kurbelwelle 8 und die Pleuelstange 9 angetriebenen Arbeitskolben 10 gegen Ende des Verbrennungshubes freigelegt werden. Im Zylinderkopf 1 ist ferner oberhalb des Sitzes des Brennstoffventiles bzw. der Brennstoffnadel 2 der Lagerraum 11 für den Brennstoff vorgesehen, der durch eine Leitung 12 an die in beliebiger Weise angetriebene Brennstoffpumpe 13 angeschlossen ist.

Die Einblaseluft wird in bekannter Weise mit Hilfe eines besonderen Verdichterkolbens 14 erzeugt, der in einem dicht neben dem Arbeitszylinder 5 angeordneten Zylinder 15 spielt und von der Kurbelwelle 8 aus durch eine Pleuelstange 16 angetrieben wird.

Nach der Erfindung eilt nun die zum Antrieb des Verdichterkolbens 14 dienende Kurbel 17 (Fig. 1) der Kurbel 18 des Arbeitskolbens ip um etwa 20 bis 35° nach, so daß sich der Verdichterkolben sowohl gegen Ende des Verdichtungshube's des Arbeitskolbens 10 als auch während des ersten Teiles des Verbrennungshubes auf seinem Verdichtungshub befindet. Der Verdichtungsraum des Verdichterzylinders 15 steht durch einen Kanal 19 mit dem Lagerraum 11 für den Brennstoff in ständiger Verbindung.

Der Verdichterzylinder 15 wird in an sich bekannter Weise mit vom Arbeitskolben 10 vorverdichteter Luft gefüllt. Zu diesem Zweck sind bei der dargestellten Maschine in der dem Verdichter- und dem Arbeitszylinder gemeinsamen Wandung eine oder mehrere Überströmöffnungen 20 vorgesehen, durch die der Verdichterzylinder 15 mit dem Arbeitszylinder 5 unmittelbar in Verbindung treten kann. Die Überströmöffnung 20 ist so weit oberhalb der inneren Totlage des Arbeitskolbens 10 angeordnet, daß sie bei dessen Verdichtungshub abgeschlossen wird, wenn sich der Verdichterkolben 14 in der inneren Totlage befindet.

Der schädliche Raum des Verdichterzylinders 15 ist ferner nach der Erfindung um so viel kleiner als der des Arbeitszylinders 5 bemessen, daß bereits gegen Ende des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens 10 im Verdichterzylinder 15 die zur Einblasung des Brennstoffes erforderliche Überverdichtung eintritt.

Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende :

Sobald beim Verdichtungshub der Arbeitskolben 10 die Auslaßöffnungen 7 überdeckt hat, beginnt er die im Arbeitszylinder 5 eingeschlossene Luft zu verdichten und treibt einen Teil derselben durch die von dem nacheilenden, noch nach unten gehenden Verdichterkolben 14 freigelegte Überströmöffnung 20 in den Verdichterzylinder 15. Hat der Verdichterkolben 14 seine innere Totlage erreicht, so wird die Überströmöffnung 20 vom Arbeitekolben 10 überdeckt, wie Fig. 3 zeigt. Die in den beiden Zylindern eingeschlossenen Luftmengen werden dann durch die zugehörigen Kolben weiterverdichtet.

Infolge der kleineren Bemessung des schäd-, liehen Raumes des Verdichterzylinders 15 steigt nun die Spannung der Luft in diesem Zylinder in dem Zeitpunkt über die Spannung der im Arbeitszylinder 5 befindlichen Druckluft, in welchem das Brennstoffventil 2 durch die Steuerung gegen Ende des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens 10 geöffnet wird, um die rechtzeitige Zündung des Brennstoffes auf dem folgenden Verdichtungshub zu sichern. Durch die Einblaseluft wird daher während der Öffnung des Ventils 2 auf dem Verdichtungshub des Arbeitskolbens 10 bereits ein Teil der zuvor durch die Brennstoffpumpe 13 in den Lagerraum 11 eingeführten Brennstoffmenge in den Arbeitszylinder 5 gedrückt.

Diese Einspritzung des Brennstoffes und Einblasung der Luft setzt sich beim Verbrennungshub auf einer der Nacheilung des Verdichterkolbens 14 entsprechenden Hubstrecke fort, da während dieser Hubstrecke im Verdichterzylinder 14 die Luft weiterverdichtet wird.

Erst nach vollständiger Verbrennung des Brennstoffes tritt gleichzeitig mit dem Schluß des Brennstoffventils 2 der Hubwechsel des Verdichterkolbens 14 ein. Beim Abwärts-

gang dieses Kolbens dehnt sich die im schädlichen Raum des Verdichterzylinders 15 enthaltene Druckluft wieder aus, während durch den Arbeitskolben 10 am Ende des Verbrennungshubes zunächst die noch vom Verdichterkolben 14 überdeckte Überströmöffnung 20 und darauf die Auslaßöffnungen 7 freigelegt werden. Die Entfernung der Verbrennungsrückstände und die Versorgung des Arbeits- Zylinders 5 mit Frischluft erfolgt hierbei in der bekannten Weise mit Hilfe des Spülluftventils 4.

Anstatt die Zeit der Überverdichtung im Verdichterzylinder 15 mit. der Öffnungsdauer eines zwangläufig gesteuerten Brennstoffventils zusammenfallen zu lassen, kann man ein selbsttätig sich nach dem Innern des Arbeitszylinders 5 zu öffnendes Brennstoffventil anordnen. Das Ventil 2 wird dann zweckmäßig durch eine Druckfeder 21 auf seinen Sitz gepreßt, deren Spannung mit Hilfe einer Mutter 22 o. dgl. (Fig. 4) so geregelt wird, daß sich das Ventil beim Beginn der Überverdichtung im Verdichterzylinder 15 unter dem Überdruck der Einblaseluft öffnet.

Der Zeitpunkt der Eröffnung des selbsttätigen Brennstoffventils 2 kann im Bedarfsfalle durch Änderung der Spannkraft der Belastungsfeder 21 leicht verlegt werden. Da jedoch hierbei auch die Belastung des Brenn-• Stoffventils geändert wird, erfolgt die Verlegung des Zeitpunktes der Eröffnung dieses Ventils zweckmäßig durch Änderung der Größe des schädlichen Raumes des Verdichterzylinders. Wie Fig. 4 zeigt, ist zu diesem Zweck in der Verlängerung des Verdichterzylinders 15 im Zylinderkopf 1 eine Verschlußschraube 23 angeordnet, die gewissermaßen den Deckel des Zylinders 15 bildet.

Wird die Schraube 23 mit Hilfe des Handrades 24 verstellt, so wird der schädliche Raum des Verdichterzylinders vergrößert oder verkleinert. Infolgedessen tritt die Überverdichtung in einem Zylinder und damit die selbsttätige Öffnung des Brennstoffventils 2 entsprechend später oder früher ein.

Bei der Ausführungsform der Maschine nach Fig. 4 mündet in den Verdichterzylinder 15 noch ein zweiter Kanal 25, der unter Einschaltung eines Rückschlagventils 26 durch die Leitung 27 an ein Anlaßgefäß angeschlossen ist. Der Verdichter 14, 15 ist so bemessen, daß nicht nur die erforderliche Einblaseluftmenge, sondern noch eine gewisse Druckluftmenge erzeugt wird, die zwecks Anlassens der Maschine mittels Druckluft durch die Leitung 27 in das Anlaßgefäß übergeführt wird. Bei dieser Benutzung des Einblaseluftverdichters zur Erzeugung von Anlaßluft hat die Verwendung eines selbsttätigen Brennstoffventils noch den besonderen Vorteil, daß ζ. B. bei einem Versagen des Rückschlagventils 26 eine zu hohe Überverdichtung im Verdichterzylinder 15 nicht eintreten kann, da sich in diesem Falle lediglich das Brennstoffventil 2 früher öffnen und dadurch ein Druckausgleich in beiden Zylindern herbeigeführt werden würde.

Die Maschine kann auch als Viertaktmaschine arbeiten, wobei die etwa beim Ausschubhub in den Verdichterzylinder eintretenden Abgase durch das Brennstoffventil 2 ausgestoßen werden.

Fig. 5 und 6 zeigen eine stehende Viertaktverbrennungskraftmaschine mit zwei Zylindem 28, 29, die mit einer Phasenverschiebung (Abstand der Verbrennungshübe) von 360⁰ Kurbelbahn arbeiten. Zur Versorgung einer derartigen Maschine' mit Einblaseluft sowohl gegen Ende der Verdichtungshube der beiden Arbeitskolben 30 und 31 als auch auf dem ersten Teil der Verbrennungshübe ist der Verdichterzylinder 32 zwischen den beiden Arbeitszylindern angeordnet, und zwar zweckmäßig in der Weise, daß ein Teil seiner Wandüngen durch die Wandungen der Arbeitszylinder gebildet werden (Fig. 6). In dem Verdichterzylinder 32 spielt der von der Kurbelwelle 33 aus mittels einer etwa um 20 bis 30⁰ nacheilenden Kurbel 34 (Fig. 5) angetriebene A^erdichterkolben 35.

Der Verdichterzylinder 32 steht durch einen Kanal 36 in ständiger Verbindung mit den Brennstofflagerräumen 37 und 38 der Arbeitszylinder 28 und 29 und kann ferner mit diesen gleichzeitig durch die Überströrnöffnungen 39 und 40 in Verbindung treten, die oberhalb der inneren Totlage der Arbeitskolben in den für die Arbeitszylinder und den Verdichterzylinder gemeinsamen Wandungen vorgesehen sind.

Die Viertaktmaschine ist ferner mit den erforderlichen Lufteinlaßventilen 41 bzw. 42 und den Auslaßventilen 34 bzw. 44 ausgerüstet. Die Brennstoffventile 45 bzw. 46, durch welche die Brennstofflagerräume 37 bzw. 38 gegen die zugehörigen Zylinder abgeschlossen sind, werden zwangläufig gegen Ende des Verdichtungshubes des zugehörigen Arbeitskolbens geöffnet und auf dem Verbrennungshub nach einer der Einblasedauer entsprechenden Zeit geschlossen.

Die Arbeitsweise dieser Maschine ist folgende :

Gegen Ende des Verbrennungshubes des Arbeitskolbens 30, also gegen Ende des Saughubes des Arbeitskolbens 31, werden die Überströmöffnungen 39 und 40 gleichzeitig durch die Arbeitskolben freigelegt, der Verdichterzylinder 32 kann jedoch auf diesem Hub mit den Arbeitszylindern noch nicht in Verbindung treten, da die Überströmöffnungen noch

von dem nacheilenden Verdichterkolben 35 überdeckt sind.

Die Überströmöffnungen 39 und 40 werden von dem Verdichterkolben 35 erst auf dem folgenden Ausschubhub. des Arbeitskolbens 30, also dem Verdichtungshub des Arbeitskolbens 31, freigegeben. Zu diesem Zeitpunkte ist infolge der Öffnung des Auslaßventils 43 der Druck der Abgase im Arbeitszylinder 28 bereits beträchtlich gesunken, während die im Arbeitszylinder 29 befindliche Luft einen Überdruck besitzt. Diese Druckluft wird daher durch die Öffnung 40 in" den Verdichterzylinder 32 und zum Teil aus diesem durch die Öffnung 39 in den Arbeitszylinder 28 gedrückt. Dieser Teil der Druckluft trägt zur Entfernung der Verbrennungsrückstände aus dem Arbeitszylinder 28 bei.

Sobald der Verdichterkolben 35 in seine innere Totlage gelangt ist, werden die Überströmöffnungen 39 und 40 durch die Arbeitskolben 30 und 31 überdeckt, worauf im Zylinder 31 und im Verdichterzylinder 32 die Verdichtung der eingeschlossenen Luftmengen getrennt fortgesetzt wird. Infolge der kleineren Bemessung des schädlichen Raumes des Verdichterzylinders 32 tritt nun in diesem die zur Einblasung des Brennstoffes erforderliche Überverdichtung zu dem Zeitpunkt ein, in welchem das Brennstoffventil 46 des Zylinders 29 durch die Steuerung gegen Ende des. Verdichtungshubes geöffnet wird. Die zuvor in den Lagerraum 38 eingeführte Brennstoffmenge wird daher bei Öffnung des Ventils 26

in den Zylinder 29 gedrückt.

Auf dem folgenden Verbrennungshub des Arbeitskolbens 31 wird die Einspritzung des Brennstoffes und Einblasung der Luft auf einer der Nacheilung des Verdichterkolbens 35 entsprechenden Hubstrecke fortgesetzt, worauf gegen Ende dieses Hubes das Auslaßventil geöffnet wird.

Beim Ausschubhub des Arbeitskolbens 31, also beim Verdichtungshub des anderen Arbeitskolbens 30, wird zunächst durch letzteren Druckluft durch die Öffnung 39 hindurch in den Verdichterzylinder 32 und zum Teil durch die Öffnung 40 in den Arbeitszylinder 29 gedrückt, worauf gegen Ende dieses Hubes die Einführung von Brennstoff und Luft mit Hilfe desselben Verdichterkolbens 35 in den anderen Arbeitszylinder 28 erfolgt.

Claims

Paten t-An Spruch e:

ι . Gleichdruckverbrennungskraf tmaschine mit Einblaseluftpumpe, welche ihre Luft dem Arbeitszylinder entnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kurbelwelle (8) aus angetriebene Verdichterkolben (14), dessen Zylinder (15) mit dem gegen den Arbeitszylinder (5) abgeschlossenen Brennstofflagerraum (11) in ständiger Verbindung steht, dem Arbeitskolben (10) um eine der Einblasedauer auf dem Verbrennungshub entsprechende Hubstrecke nacheilt, und daß die von beiden Kolben gesteuerte Überströmöffnung (20) für die zur Füllung des Verdichterzylinders dienende Druckluft bei der inneren Totlage des nacheilenden Verdichterkolbens (14) durch den Arbeitskolben (10) auf dessen Verdichtungshub abgeschlossen wird.
2. Zweizylinderviertaktmaschine nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Arbeitszylindern (28, 29) angeordnete Verdichterzylinder (32), welcher abwechselnd den Brennstoff in einen der beiden Zylinder einbläst, zum Teil von den Wandungen der Arbeitszylinder gebildet wird und die Überströmöffnungen (39,40) für die zur Füllung des Verdichterzylinders dienende Druckluft in den gemeinsamen Wandungen vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,