DE309226C

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Publication number: DE309226C
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Description

Man hat bereits auf verschiedene Weise versucht, die Wirtschaftlichkeit des Betriebsverfahrens in Motoren zu heben, indem man entweder die Ladung mit Hilfe einer besonderen Ladepumpe einführte, oder indem man einen Teil der Abgase absichtlich ini Arbeitszylinder zurückhielt. Man hat auch KonjpressionsrSume verschiedener Größe zur Anwendung gebracht.

ίο Die Erfindung beruht in der planmäßigen Vereinigung verschiedener zum Teil bekannter Maßnahmen, wodurch eine Vergrößerung der nutzbaren Diägrammfläche erreicht wird und das neue Verfahren sich zwanglos zum

'5 Betriebe von Zweitaktmotoren eignet.

Gemäß der Erfindung kommt es auf die gleichzeitige Verwendung mehrerer Maßnahmen an, nämlich auf die Verwendung eines besonders großen Kompressionsraumes,

«ο auf die Zurückhaltung eines Teils der Abgase in diesem und die Einführung der Frischladung unter Druck möglichst bei Beginn der Kompressionsperiode.

Durch die Vergrößerung des Kompressionsraumes wird bei demselben Explosionsdruck ein langsamerer Abfall der Expansionskurve erreicht und damit . eine Vergrößerung des Arbeitsdiagrammes.

Durch die Zurückhaltung eines Teils der Abgase und . die Einführung der Frischladung unter Druck gelingt es, eine normale Kompression und ebenso einen normalen Explosionsdruck zu erzielen. Durch die Einführung der Frischladung am Beginn der

Kompressibnsperiode wird die für die Fiischladung zu leistende Kompressionsarbeit so gering gehalten, daß der hierdurch entstehende Arbeitsverlust gegenüber dem erzielten Gewinn an Diagrammfläche in den Hintergrund tritt. . ">°

Der Erfinder- hat durch Versuche festgestellt, daß sich der Kompressionsraum von der üblichen Größe von etwa 20 Prozent des Kolbenhübvolumens bequem auf 33¹Z₃ Prozent und mehr steigern läßt, ohne daß da- ⁴S durch die Verbrennung bzw. Zündung des Gemisches in bemerkenswerter Weise beeinträchtigt wird. Dabei braucht die Kompression nicht über das normale Maß von etwa 11 Atmosphären absolut gesteigert werden.

Das neue Verfahren kann sowohl für Viertakt-, als auch für Zweitaktmotoren Verwendung finden.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Zweitaktmaschine, welche zur Durchführung des neuen Verfahrens geeignet ist.

Bei dieser ist ein Stufenkolben 1-2 vorgesehen, welcher in seinem oberen Teile 1 als Arbeitskolben, in seinem unteren Teile 2 als Ladepumpenkqlben dient.

Zufolge der Eigenart des angewandten : Arbeitsverfahrens brauchen die. ■ Ein- und · Auslaßöfrnungen nicht im A^erbrennungsraume angeordnet sein, sie können vielmehr, wie aus der Zeichnung ersichtlich, im unteren Teile des Zylinders vorgesehen sein. Dadurch sind dieselben einer geringeren Temperatur ausgesetzt,· und es kann,,wie aus der Zeichnung ersichtlich, eine Schiebersteuerung zur Anwendung kommen. Der A^erteilüngs- 7"

(2. Auflage, ausgegeben am 10. November 1920J

schieber 3 besitzt hier zwei Muscheln 4 und 5, außerdem die Durchgangskanäle 6 und 7. Diese dienen dazu, abwechselnd durch den Kanal 8 frisches Brennstoffjuftgemisch in den Zylinder treten zu lassen' bzw. die Abgase heraus zu lassen und durch den Kanal 9 Gasluftgemisch in die Ladepumpe treten zu lassen bzw. dasselbe nach der Kompression im Schieberkasten 10, der als Zwischenauf nehmer dient, gelangen zu lassen. Der Kanal τ τ ist an den Vergaser der Maschine angeschlossen; der Kanal 12 hingegen an den Auspuff.

Die Zeichnung zeigt den Schieber 3 in derjenigen Stellung, die er bei der oberen Totlage des Kolbens 1 annimmt. Seine. Steuerung erfolgt mit Hilfe eines Exzenters 13 und des Gestänges 14, 15 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung.

ao Der Arbeitsvorgang ist folgender:

Nach erfolgter Explosion wird der Stufen-. kolben 1-2 nach unten getrieben. Gleichzeitig wird der Schieber 3 etwas gehoben, so daß die Verg-aserleitung· 11 mit dem Kanal 9 mit Hilfe der Muschel 5 verbunden wird. Der Kanal 8 ist dabei durch den Kolben τ verschlossen. : Durch den Niedergang des Kolbens 2 wird dabei eine gewisse Menge Btennstoffluftgemisch in die Ladepumpe hinein gesaugt.

Dicht vor der unteren Totlage des Kolbens ι wird der Schieber 3 derartig nach unten bewegt, daß die Muschel 4 den Kanal 8 mit dem Auspuff 12 verbindet. Die verbrannten Gase entweichen dann aus dem Arbeitszylinder bis auf eine, dem Inhalt des Arbeitszylinders entsprechende Menge. Bei Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens wird nunmehr der Schieber 3 derartig umgesteuert, daß der Kanal 6 mit 8 zusammenfällt, so daß nunmehr der unter Druck befindliche Inhalt des Schieberkastens 10 in den Arbeitszylinder hinein expandiert. Im nächsten Augenblick verschließt der Kolben 1 den

Kanal 8 und die Kompression beginnt. Im Arbeitszylinder befindet sich jetzt also eine dem Zylindervolumen entsprechende Füllung von Abgasen und außerdem· eine Frischgasfüllung.

Während der Kompressionsperiode verdichtet auch der Stufenkolben 2 das vorher angesaugte Br&nnstoffluftgemisch im Pumpenraum. Ist die Verdichtung hinreichend vorgeschritten, so öffnet der Schieber 3 mit Hilfe des Kanals 7 den Übergang von 9 nach 10. Es wird somit in den Schieberkasten 10 eine neue Füllung Brennstoffluftgemisch eingeführt.

Zweckmäßig wird die Einrichtung so getroffen, daß in dem Schieberkasten dauernd etwa 2V2 bis 3 Atmosphären absolut' Druck herrschen.

In der Nähe der oberen Totlage des Kolbens erfolgt dann erneut die Zündung.

Der Arbeitsvorgang wird im Verhältnis zu normalen Maschinen durch das beigegebene Diagramm veranschaulicht. Der punktierte Linienzug ä-b zeigt den Verlauf der Expansions- und der Kompressionskurve bei Anwendung des normalen Kompressionsraumes von etwa 20 Prozent des Kolbenhubvolumens. Der Linienzug c-d veranschaulicht hingegen das Diagramm, welches entsteht, wenn der Koinpressionsraüin gemäß der Erfindung auf

j 33^xji Prozent vergrößert wird und die Ladung

j in der an der Fig. ι erläuterten Weise erfolgt.

j Es liegt zwar dann die Kompressioqskurve d etwas höher, dafür erhöht sich aber auch die Lage der Expansionskurve c ganz erheblich.

Um die wirklich erzielte Mehrleistung zu ermitteln, muß allerdings noch die von der Ladepumpe geleistete. Arbeit in Abzug gebracht werden. Diese ergibt sich aus dem durch die Linien e-f begrenzten, darunterliegenden Diagramm.

Zur Erzielung eines Vergleiches ist nun in dem oberen Diagramm die sich aus der Differenz , zwischen den beiden Kurven b und d ergebende Kompressionsarbeit und die aus dem Ladepumpencliagramm e-f zu entnehmende Ladearbeit von der Kurve c in Abzug gebracht. Es ergibt sich dann eine neue Kurve g und die zwischen α und g liegende schraffierte Fläche ergibt den tatsächlichen Gewinn an Arbeit, der, wie ohne weiteres ersichtlich ist, recht erheblich ausfällt.

Statt der Abgase können natürlich auch andere tote, an der Verbrennung nicht teilnehmende Gase Verwendung finden, jedoch gestaltet sich das Verfahren bei Anwendung der Abgase am einfachsten.

Die Einführung der toten Gase in den Kompressionsraum kann dabei in beliebiger Weise, beispielsweise mit Hilfe einer Ladepumpe oder unter Zuhilfenahme der Abgase erfolgen. Umgekehrt kann auch die Frischladung mittels einer Ladepumpe zugeführt werden, während rückständige Abgase im Zylinder verbleiben; auf jeden Fall wird der unter Drück stehende Teil der Ladung bei erst beginnender Kompression oder kurz vorher in den Zylinder eingeführt, da sich hierdurch die Kompressionsarbeit z. B. der Ladepumpe in niedrigen Grenzen halten läßt.

Bei einem auf 33¹Zs Prozent vergrößerten Kompressionsraum läßt sich die Arbeitsfläche des Diagrammes bei Anwendung des neuen Verfahrens bereits in sehr erheblicher Weise, j etwa um 25 Prozent steigern.

Gemäß der Erfindung wird also bei etwa

Claims

gleicher Frischladung, ohne daß eine Steigerung des Kompressionsdruckes, und ohne daß eine Steigerung des Explosionsdruckcs erforderlich wird, eine beträchtliche Vcrbesscrung des Diagramnics durch Vergrößerung des Kompressionsraumes und durch die Füllung des der Vergrößerung entsprechenden Raumes mit toten verbrannten Gasen erzielt. ■ Dabei können natürlich die. Anfangs- 'und

ίο Enddruckc auch anders gewählt werden, ohne daß die Vorteile des neuen Verfahrens verloren gehen.

Besonderen Vorteil bietet es jedoch, daß die im Verbrennungskraftmaschinenbau auf

Grund ausgiebiger Erfahrungen benutzten' Anfangs- und Enddrucke Verwendung finden können und eine Steigerung derselben zur Erlangung wesentlicher" Vorteile nicht notwendig ist, da insbesondere durch hohe Explosionsdrucke die Abmessungen der Maschine unverhältnismäßig vergrößert werden müssen und erhebliche Dichtungsschwierigkeiten auf treten. Die Benutzung des üblichen Kompressionsdruckes ergibt ferner den Vorteil, daß infolge des vergrößerten Kompressionsraumes die Konipressionstemperatur niedriger ausfällt und dementsprechend auch die bei der Explosion auftretende Temperatur. Demzufolge sinken auch die unvermeidlichen Wärinevcrluste. Eine Verminderung der letzteren findet auch durch das Vorhandensein der indifferenten Gase statt, welche als Wärmespeicher dienen und den Übertritt der Wärme in das Kühlwasser verringern.

■ Paticnt-A'nspkucii: ■

Verfahren zum Betriebe von Verbrennungskniftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonders großer Kornpressionsraum angeordnet ist, welcher zum Teil, d.h.'in einer etwa dem Kolbenhubvolumen entsprechenden Menge, mit Brennstoffluftgcmisch geladen, zum anderen Teil, zur Erreichung einer ausreichenden Kompression, mit toten verbrannten Gasen gefüllt wird, und daß die Frischladung bei Beginn der Kompressionsperiode unter niedrigem Druck eingeführt wird.

Hiel-zu ι Blatt Zeichnungen.