DE265091C

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Publication number: DE265091C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 265091 KLASSE 46 a. GRUPPE

HERMANN FREITAG in CHARLOTTENBURG.

versehenen Zylindern.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juli 1911 ab.

Bei Gleichdruckverbrennuhgskraf tmaschinen 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. Durch die Erfindung ist bezweckt, die vorher erwähnten Bedingungen bei einer mit mehreren Zylindern versehenen Verbrennungskraftmaschine, deren Zylinder getrennte Arbeitsräume besitzen, zu erfüllen, ohne daß allen Zylindern die Einblaseluft durch ein besonderes, mit ihnen verbundenes, mit Einblaseluft gefülltes Gefäß zugeführt oder jeder Zylinder durch einen besonderen Verdichter mit der Einblaseluft versorgt werden muß. Zu diesem Zweck ist die den Gegenstand der Erfindung bildende Gleichdruckverbrennungskraftmaschine so ausgebildet, daß derVerdichtungsraum jedes Zylinders mit dem Brennstofflagerraum des vorangehenden Zylinders durch je eine Leitung verbunden ist, und daß jeder der Arbeitskolben dem vorangehenden Kolben um eine annähernd der Einblasedauer entsprechende Hubstrecke nacheilt und vor Beendigung seines Verdichtungshubes eine derartige Überverdichtung der in dem zugehörigen Zylinder enthaltenen Einblaseluft bewirkt, daß die Einführung des Brennstoffes in den vorangehenden Zylinder gegen Ende des Verdichtungshubes des entsprechenden Kolbens beginnt und während des ersten Teiles des Verbrennungshubes dieses Kolbens fortgesetzt wird. Hierbei kann nach der Erfindung der schädliche Raum des ersten Endzylinders so gewählt sein, daß er den schädlichen Raum jedes der übrigen Zylinder um einen Betrag, der zur Erzielung der Überverdichtung in dem diesem Endzylinder folgenden Zylinder erforderlich ist, übertrifft. Die Einblaseluft für den anderen Endzylinder kann in diesem Fall durch einen besonderen Verdichter erzeugt werden. Die besondere Erzeugung der Einblaseluft für diesen Endzylinder kann nach der Erfindung dadurch erspart werden, daß die die Verdichtungsräume der Zylinder mit den Brennstofflagerräumen der vorangehenden Zylinder verbindenden Leitungen im Sinne eines geschlossenen Kreislaufes derartig angeordnet sind, daß die Verdichtungsräume mit diesen Brenn-Stofflagerräumen in ununterbrochener Folge verbunden sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einer zweizylindrigen Verbrennungskraftmaschine, deren Zylinder durch einen den Über-

tritt der expandierenden Gase aus dem einen in den anderen Zylinder ermöglichenden Kanal miteinander verbunden sind und daher einen gemeinsamen Arbeitsraum besitzen, die' Pleuelstangen der-beiden Arbeitskolben mit einer gemeinsamen Kurbel zu verbinden und die beiden Zylinder winklig gegeneinander versetzt anzuordnen, so daß der eine nacheilende Arbcitskolben gleichzeitig als Verdrängerkolben wirkt, um den Brennstoff aus einem mit beiden Zylindern, verbundenen Lagerraum in den zu dem anderen Arbeitskolbcn gehörigen Zylinder überzuführen. Bei dieser Maschine kann jedoch infolge der An-Ordnung des zur Überführung der expandierenden Gase aus dem einen in den anderen Zylinder dienenden Verbindungskanals eine zum Betriebe der Maschine als Gleichdruckverbrennungskraftmaschine erforderliche Überverdichtung der Einblaseluft nicht erzielt werden.

Bei mehrzylindrigen Explosionskraftmaschinen ist es ferner bekannt, den Brennstoff durch die entzündeten Gase eines Zylinders in einen anderen mit verdichteter Luft erfüllten Zylinder zu fördern. Von dieser bekannten Maschine unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß bei diesem die Einführung des Brennstoffes in einen Zylinder durch aus dem folgenden Zylinder verdrängte Einblaseluft bewirkt wird.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Gleichdruckverbrennungskraftmaschine nach der Erfindung dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Maschine nach der einen Ausführungsform.

Fig. 2 ist eine Endansicht der Kurbelanordnung dieser Maschine.

Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Maschine nach einer anderen Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt den mittleren Teil der Maschine nach einer weiteren Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte, im Zweitakt arbeitende Gleichdruckverbrennungskraftmaschine ist mit sechs stehenden, in einer Reihe hintereinander angeordneten Zylindern 1, 2, 3,

4, 5, 6 versehen, welche getrennte Arbeitsräume besitzen. Die Arbeitskolben 7, 8, 9, 10, 11, 12 dieser Zylinder sind durch Pleuelstangen 13 mit auf einer gemeinsamen Welle 14 sitzenden Kurbeln 15 verbunden, die um den gleichen Winkel derartig gegeneinander versetzt sind, daß der Kolben jedes Zylinders 1, ²; 3» 4; 5> 6 dem Kolben des vorangehenden Nachbarzylinders nacheilt.

Der Kopf jedes Arbeitszylinders 1, 2, 3, 4,

5, 6 ist mit einem Spülluftventil 16 versehen, das in üblicher Weise durch eine Leitung mit einer Spülluftpumpe verbunden ist. Im unteren Teil jedes Arbeitszylinders sind an die Auspuffleitung 17 angeschlossene Auslaßöffnungen 18 vorgesehen, die gegen Ende des Verbrennungshubes freigelegt werden. Jeder Arbeitszylinder ist mit einem Brennstofflagerraum 19 versehen, der durch ein zweckmäßig selbsttätig wirkendes, federbelastetes Ventil 20 gegen das Innere des zugehörigen Arbeitszylinders abgeschlossen ist. .

Der Verdichtungs- und Verbrennungsraum jedes der auf den ersten Zylinder 1 folgenden Zylinder 2, 3, 4, 5, 6 steht mit dem Brennstofflagerraum 19 des vorangehenden Nachbarzylinders durch je einen Kanal 21 in ständiger Verbindung. Die Arbeitskolben 8, 9, 10, 11, 12 der letzten fünf Zylinder werden in an sich bekannter Weise zur Erzeugung der Einblaseluft für den vorangehenden Nachbarzylinder ausgenutzt. Um hierbei die Bedingung zu erfüllen, daß die Brennstoffeinspritzung und Einblasung der Luft gegen Ende des Verdichtungshubes jedes Kolbens beginnt und während des Verbrennungshubes eine gewisse Zeit anhält, ist der schädliche Raum des ersten Zylinders 1 um so viel größer als der schädliche Raum jedes der folgenden Zylinder 2, 3, 4, 5, 6, daß in dem Zylinder 1 zu dem Zeitpunkte, an welchem die Brennstoffeinspritzung auf dem Verdichtungshube des zugehörigen Kolbens 7 beginnen soll, ein kleinerer Druck herrscht als in dem folgenden Zylinder 2, obgleich dessen Kolben 8 um eine seiner Nacheilung entsprechende Hubstrecke weiter vom Ende seines Verdichtungshubes entfernt ist als der Kolben 7.

Bei dem letzten Zylinder 6 erfolgt die Einführung der Einblaseluft und die Einspritzung des Brennstoffes entweder in der bisher gebräuchlichen Weise durch Anschluß des mit dem Brennstofflagerraum 19 dieses Zylinders 6 verbundenen Kanals 22 an ein Einblaseluftgefäß oder mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten Verdichters.

Dieser Verdichter ist mit einem Kolben 23 i°5 versehen, der sich in einem dicht neben dem Arbeitszylinder 6 angeordneten Zylinder 24 bewegt und mittels einer Pleuelstange 25 angetrieben wird. Diese Pleuelstange greift.an einer auf der Welle 14 sitzenden Kurbel 26 no an, die gegen die zu dem Zylinder 6 gehörige Kurbel 15 um den gleichen Winkel versetzt ist, \vie die Kurbel 15 jedes Zylinders gegenüber der Kurbel des vorangehenden Nachbarzylinders. Infolgedessen eilt der \⁷erdichterkolben 23 dem Arbeitskolben 12 nach.

Der Verdichterzylinder 24 wird in an sich bekannter Weise mit, vom Arbeitskolben 12 verdichteter Luft gefüllt. Zu diesem Zweck ist bei der dargestellten Maschine in der dem Verdichterzylinder 24 und dem Arbeitszylinder 6 gemeinsamen Wandung eine Überström- -_:

Öffnung 27 vorgesehen, die bei dem Verdich-

- tungshube des Arbeitskolbens 12 abgeschlossen wird, wenn sich der Verdichterkolben 23 in der äußeren Totlage befindet.
Der schädliche Raum des Verdichterzylinders 24 ist um so viel kleiner als der des Arbeitszylinders 6, daß bereits gegen Ende des Verdichtungshubes des Arbeitskolbens 12 im Verdichterzylinder 24 die zur Einblasung des Brennstoffes erforderliche Überverdichtung eintritt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine ist folgende:

Bei der dargestellten Stellung der Kolben befindet sich der Kolben 7 des ersten Zylinders ι am Ende seines Verdichtungshubes, in λνelcher Stellung die Brennstoffeinspritzung soeben begonnen hat. Infolge der größeren Abmessung des schädlichen Raumes dieses Zylinders beträgt der Druck der durch den Kolben 7 verdichteten Luft gegen Ende des Verdichtungshubes z. B. 33 Atm., während der Druck der durch den Kolben 8 verdichteten Luft im folgenden Zylinder 2 zu diesem Zeitpunkte bereits eine Höhe von 35 Atm. erreicht hat. Infolge dieser Überverdichtung im Zylinder 2 wird das Brennstoffventil 20 des Zylinders ι geöffnet und der in den zugehörigen Kanal 21 zuvor eingeführte Brennstoff in den Zylinder 1 eingespritzt.

Diese Einführung der Luft und des Brennstoffes setzt sich auch auf dem Verbrennungshube des Kolbens 7 so lange fort, bis in den Zylindern ι und 2 ein Druckausgleich stattgefunden hat, so daß das Ventil 20 des Zylinders ι unter Wirkung seiner Belastungsfeder geschlossen wird. Hierbei ist der Druck der Luft im Zylinder 2, dessen Kolben 8 zu diesem Zeitpunkte nahezu seinen Verdichtungshub beendet hat, auf 33 Atm. gesunken. In diesem Augenblick hat. der Kolben 9 des folgenden Zylinders 3 die Luft in diesem Zylinder, dessen schädlicher Raum gleich dem des Zylinders 2 ist, so hoch verdichtet, daß die

+5 Spannung der Luft 35 Atm. erreicht hat. Das Brennstoffventil 20 des Zylinders 2 wird infolge dieser Überverdichtung der Luft in dem Zylinder 3 geöffnet, so daß mit der Einführung des Brennstoffes in den Zylinder 2 begönnen wird. Auf dem Verbrennungshube des Kolbens 8 wird das zu dem Zylinder 2 gehörige Ventil 20 um eine annähernd der Nacheilung des Kolbens 9 entsprechende Hubstrecke geöffnet gehalten, so daß die Einführung des Brennstoffes in den Zylinder 2 fortgesetzt wird.

In der gleichen Weise wird der Zylinder 3 durch den Kolben 10, der Zylinder 4 durch den Kolben 11 und der Zylinder 5 durch den KoI-ben 12 mit der Einblaseluft versorgt, während die Einführung der Einblaseluft und des Brennstoffes in den letzten Zylinder 6 durch den besonderen Verdichterkolben 23 bewirkt wird. Das Brennstoffventil 20 des Zylinders 6 öffnet sich gegen Einde des Verdichtungshubes des Kolbens 12 infolge der durch den Kolben 23 im Verdichterzylinder 24 hervorgerufenen Überverdichtung. Die Einführung der Einblaseluft und des Brennstoffes in den Zylinder 6 wird auf dem Verbrennungshube des Kolbens 12 um eine der Nacheilung des Verdichterkolbens 23 entsprechende Hubstrecke fortgesetzt.

Die Hubstrecke, während welcher auf dem Verbrennungshube der Kolben die Einführung der Einblaseluft und die Einspritzung des Brennstoffes fortgesetzt wird, ergibt sich bei der beschriebenen Maschine ungefähr aus dem gegenseitigen Abstand der Kurbeln auf der Kurbelbahn, auf der die Kurbeln, wie vorher dargelegt ist, gleichmäßig so gegeneinander versetzt sind, daß der Kolben jedes Zylinders dem Kolben des vorangehenden Nachbarzylinders nacheilt. Bei der dargestellten Maschine ist diese Nacheilung dadurch etwas verkleinert, daß die zum Antrieb des Verdichterkolbens 23 dienende Kurbel 26 ebenfalls auf der gemeinsamen Kurbelwelle 14 angeordnet ist, wie Fig. 2 zeigt.

Die verschiedene Bemessung der schädlichen Räume der Zylinder und die besonderen Mittel zur Erzeugung der Einblaseluft für den einen Endzylinder 6 lassen sich in Fortfall bringen, \venn, wie in Fig. 3 dargestellt ist, der Brennstofflagerraum 19 dieses Endzylinders 6 durch eine sich an den Kanal 22 anschließende Leitung 28 mit dem Verdichtungsraum des anderen Endzylinders 1 in Verbindung gesetzt wird. In diesem Falle sind daher die Leitungen 21, 28 im Sinne eines geschlossenen Kreislaufes derartig angeordnet, daß die Verdichtungsräume der Zylinder mit den Brennstofflagerräumen der vorangehenden Zylinder in ununterbrochener Folge verbunden sind.

Da der Kolben 7 des Endzylinders 1 dem Kolben 12 des anderen Endzylinders 6 nacheilt, so kann bei Anordnung der Verbindungsleitung 28 der Kolben 7 an Stelle des Kolbens 23 als Verdichterkolben zur Erzeugung der Einblaseluft für den Zylinder 6 dienen, und die schädlichen Räume aller Zylinder können gleich groß bemessen sein, da auch im ersten Zylinder 1 ebenso' wie in den anderen Zylindern der Druck der Luft durch Abgabe von Druckluft in den Zylinder 6 gegen Ende des Verdichtungshubes so weit gesunken ist, daß im Zylinder 2 die Überverdichtung rechtzeitig eintritt.

Die Anzahl der Zylinder einer in vorher beschriebener Weise arbeitenden Maschine hält sich praktisch in den Grenzen zwischen vier und zwölf.

Die etwa durch die Länge der Verbindungsleitung 28 entstehenden Nachteile werden bei Anordnung der Zylinder in Ringform oder in mehreren Reihen nebeneinander, z. B. in Sternform oder in V-Form, vermieden. In Fig. 4 ist eine nach der Erfindung ausgeführte, im Zweitakt arbeitende vierzylindrige Sternmaschine dargestellt, bei der entweder die Kurbelwelle umläuft oder die Zylinder kreisen.

Bei dieser Maschine sind beispielsweise die Brennstoffventile 29 der vier Zylinder 30 innerhalb der Spülluftventile angeordnet und werden zwangläufig durch auf der Welle 31 sitzende Nockenscheiben gesteuert. Der Brennstoff wird den Ventilen 29 durch die hohle Welle 31 und Verbindungsleitungen 32 zugeführt. Der Brennstofflagerraum jedes Ventiles 29 steht durch eine Verbindungsleitung 33 mit dem Verdichtungsraume desjenigen Nachbarzylinders 30 in ständiger Verbindung, dessen Kolben 34 nacheilt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, «"halten die Verbindungsleitungen 33 bei dieser Zylinderanordnung eine verhältnismäßig kurze Baulänge.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι . Gleichdruckverbrennungskraftmaschine mit mehreren mit getrennten Arbeitsräumen versehenen Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß der A^erdichtungsraum jedes Zylinders mit dem Brennstoff lagerraum (19) des vorangehenden Zylinders durch je eine Leitung (21 bzw. 28) verbunden ist, und daß jeder der Arbeitskolben dem vorangehenden Kolben um eine annähernd der Einblasedauer entsprechende Hubstrecke nacheilt und vor Beendigung seines Verdichtungshubes eine derartige Überverdichtung der in dem. zugehörigen Zylinder enthaltenen Einblaseluft bewirkt, daß die Einführung des Brennstoffes in den vorangehenden Zylinder gegen Ende des Verdichtungshubes des entsprechenden Kolbens beginnt und während des ersten Teiles des Verbrennungshubes dieses Kolbens fortgesetzt wird.
2. Gleichdruckverbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schädliche Raum des ersten End-Zylinders (1) den schädlichen Raum jedes der übrigen Zylinder (2, 3, 4, 5, 6) um einen Betrag, der zur Erzielung der Überverdichtung in dem diesem Endzylinder (i) folgenden Zylinder (2) erforderlich ist, übertrifft und die Einblaseluft für den anderen Endzylinder (6) durch einen besonderen Verdichter (23, 24) erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.