DE315131C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 30. OKTOBER 1919

Die Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen mit hin und her gehenden Kolben, bei welchen die Auspuffgase zur Verdichtung von Frischladungen Verwendung finden. Gemaß der Erfindung sind die Ein- und Auslaßorgane der Maschine durch einen Behälter miteinander verbunden, in welchem die Frischladung durch die Abgase verdichtet wird.

ίο Es ist schon vorgeschlagen worden, die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen in besonderen Maschinen mit umlaufenden oder hin und her gehenden Kolben oder in \^orrichtungen mit Flugkolben, oder auch in Vor- | richtungen mit schwingender Flüssigkeitssäule, ähnlich den bekannten Pumpen dieser Art, arbeiten zu lassen. Es sind-auch schon Verbrennungsturbinen bekanntgeworden, bei welchen die aus einer Kammer expandierenden Gase in einer anderen Kammer die Ver- - dichtung von Ladungen bewirken. liierfür sind aber neuartige, im Betrieb wenig zuver- J lässige Steuerungen notwendig, und die für den thermischen Wirkungsgrad der Anlage j maßgebende Verdichtung kann hier nur bis j auf den mit der Pumpwirkung der Abgase j erreichbaren Höchstdruck erfolgen, wenn \ man nicht besondere Hilfspumpen anwenden ^: will, ■ ■ j

Dem Bekannten gegenüber erfolgt beim ! Erfindungsgegenstand die nützliche Luft- i oder Gasverdichtung bzw. Förderung in ' "einem Behälter, durch welchen die Ein- und Auslaßorgane wenigstens einer Verbrennungskraftmaschine miteinander verbunden sind. Die Zeichnungen zeigen mehrere Ausführungsbeispiele der die Erfindung bildenden Maschine.

Fig. i, 2, 3 und 4. veranschaulichen einen Einzylinderviertaktölmotor vertikaler' Bau-art. Fig. 1 und 2 stellen einen Längs- und Querschnitt der Maschine dar. Fig. 3 ist eine Ansicht von X gesehen in Fig. 1, und Fig. 4 zeigt ein Indikatordiagramm des Motors. In Fig. ι ist der über der Linie B-C liegende Teil ein in Fig. 2 nach dem Linienzug A-D-E-F durchgelegt gedachter Schnitt durch den Zylinderdeckel, der unter der Linie C-B liegende Teil der Fig. r ein Mittelschnitt durch den Zylinder. Im Diagramm (Fig. 4) ist von unten nach oben der Kolbenweg s, von links nach rechts der Zylinderdruck ρ aufgetragen. 12 ist der Arbeitszylinder, 13 der Kolben und 14 der Zylinderdeckel des Motors. Der Deckel 14 enthält sechs gesteuerte Ventile, nämlich: Brennstoffventil 15, Anlaß ventil 16, Einlaßventil 17, Auslaßventil 18 und die Ventile 19 und 20, welch letztere beiden von der Welle 21 aus gesteuert werden. An den Deckel 14 sind ferner der Behälter 22, die Druckluftleitung 23 und die Auspuffleitung 24 angeschlossen. Die Druckluftleitung 23 kann beispielsweise von einem Gebläse gespeist werden.

Die gezeichnete Maschine arbeitet in folgender Weise:

Nach der Brennstoffeinspritzung erfolgt beim Niedergang des Kolbens die Expansion im Zylinder. Beim Diagrammpunkt 25

(Fig. 4) wird das Auslaßventil ιS eröffnet, während die übrigen \^entile zunächst geschlossen bleiben. Die Abgase treten durch Ventil 18 in den von Luft angefüllten Behälter 22, wobei die in diesem Behälter befindliche Luft verdichtet und gegen das Einlaßventil IJ hin zusammengedrängt wird. Beim Diagrammpunkt 26 schließt sich Ventil 18 ■■ und es wird Ventil 17 eröffnet, und bleibt offen bis zum Diagrammpunkt 2j. Es tritt nun, während der Kolben nach unten sich bewegt und seinen Saughub ausführt, die durch die Abgase vorverdichtete Luft aus dem Behälter 22 in den Arbeitszylinder. Die Lade-

!5 spannung (Abszisse des Diagrammpunktes 27) ist demzufolge größer als bei den gebräuchlichen Motoren. Dann erfolgt bis zum Diagrammpunkt 28 Verdichtung des Zylinderinhaltes und hierauf die neue Brennstoffeinspritzung und Expansion des nächsten Arbeitsspieles. Während der Verdichtung (d. i. zur Zeit entsprechend der Diagrammlinie 27-28) oder während der Expansion ; (28-25) oder auch während Verdichtung und

Expansion werden die Ventile 19 und 20 j vorübergehend geöffnet und es tritt Frischluft aus der Gebläseleitung 23 durch Ventil J 9 in den Behälter 22, wodurch die Abgase aus dem Behälter 22 durch Ventil 20 in die Auspuffleitung 24 entleert werden. Die erhöhte Ladespannung bewirkt eine an und für : sich bekannte Steigerung sämtlicher Drücke ; und der Luftmenge des Zylinders. Die ' größere Luftmenge ermöglicht ferner die Verwendung einer gesteigerten Brennstoffmenge und die Erzielung einer vergrößerten ι Motorleistung. Ferner ist eine verbesserte Brennstoffausnutzung möglich, indem die mechanischen Reibungsverluste der Maschine ; bei der Leistungssteigerung trotz der Steigerung der Zylinderdrücke angenähert konstant bleiben und die Luftbeschaffung ,nur wenig Arbeit verbraucht.

Die Wirkungsweise des Behälters 22 läßt sich durch Anheben und Offenhalten der i Ventile 19 und 20 vermitteis Hebel 29 ausschalten. Die Maschine arbeitet dann ohne gesteigerte Ladespannung, also, sofern die Steuerung und das Verdichtungsverhältnis wie üblich eingestellt sind, ebenso wie ein gewöhnlicher Viertaktölmotor. Dies hat insbesondere beim Anlassen den Vorteil, daß die zu dieser Zeit in den Zylindern auftretenden Überdrücke die Maschine nicht über ein zulässiges Maß beanspruchen (wie dies bei den gebräuchlichen Ölmotoren vorkommen kann), da hier die Maschine für die gesteigerten Zylinderdrücke konstruiert ist. Die Steuerung der Ventile 19 und 20 ist eine leichte Aufgäbe, insbesondere auch für umsteuerbare Maschinen. Die Steuerung braucht dort nicht umsteuerbar ausgebildet zu sein, weil die Ventile 19 und 20 während des Verdichtungsoder während des Expansionshubes oder auch während Verdichtungs- und Expansionshub eröffnet werden können.

Die Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, und zwar für eine mehrzylindrige Viertaktölmaschine. Die Fig. 5 und 6 sind Ansichten von der Behälterseite der Maschine und von oben. Fig. 7 ist eine Ansicht der Ventilgehäuse 36 und 37, und zwar in Fig. 5 und 6 von F aus gesehen. Fig. 8 ist ein in Fig. 7 nach dem Linieilzug G-H-I-K gelegt gedachter Schnitt durch das Ventilgehäuse 36 von links gesehen. Der Behälter ist mit 122 bezeichnet. 117 sind die Einlaß-, 118 die Auslaßventile (Fig. 6) des gezeichneten Ölmotors. Einlaß und Auslaß der einzelnen Zylinder sind an zwei, allen Zylindern gemeinsamen Sammelleitungen 32 und 33, und diese Sammelleitungen sind wiederum an den allen Zylindern gemeinsamen Behälter 122 bzw. an die Ventilgehäuse 36 und 37 angeschlossen. In diese Ventilgehäuse münden außerdem die Gebläseleitung 123 (Fig. 5 und 6) und die Auspuffleitung 124. Die Ventilgehäuse enthalten vier Ventile, welche alle von der Hilfswelle 42 aus gesteuert werden.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Nachdem durch vorübergehende Öffnung von Ventil 43 im Gehäuse 36 die Abgase des Arbeitszylinders aus der Sammelleitung 33 durch das Ventil 43 hindurch über das geschlossene Ventil 120 hinweg in den Behälter 122 eingetreten sind und die in diesem befindliche Luft verdichtet und gegen das Ventil 44 im Gehäuse 37 hingedrängt haben, wird das letztere Ventil kurze Zeit geöffnet, so daß die vorverdichtete Luft durch Rohr 40 in die Sammelleitung 32 (Fig. 5) einströmen kann. Darauf werden, während die Ventile 43 und 44 geschlossen sind, die beiden Ventile 119 und 120 (Fig. 7 und 8) geöffnet. Aus der Gebläseleitung 123 tritt Frischluft in den Stutzen 38 und durch das \^entil 119 in den Behälter 122. Aus letzterem werden die Abgase durch das Ventil 120 und den Stutzen 39 in die Auspuffleitung 124 gedrängt. Nach Schluß der Ventile 119 und 120 wiederholt sich das beschriebene Arbeitsspiel. Auf diese Weise wird den Arbeitszylindern durch die Sammelleitung 32 und die Einlaßventile 117 (Fig. 6) vorverdichtete 115' Luft zugeführt. Es werden dadurch dieselben Wirkungen wie bei der Maschine der Fig. ι bis 4 erzielt. Zur In- und Außerbetriebsetzung des Behälters 122 kann z. B. eine nicht gezeichnete absperrbare Umführleitung, welche das Auslaßsammeirohr 33 und die Auspuffleitung 124 verbindet, dienen.

Die Abgase entweichen dann bei geöffneter Umführleitung unter Umgehung des Behälters 122. Zugleich ist zweckmäßigerweisc die Einlaßsammelleitung 32 ζ. Β. mittels einer hier nicht gezeichneten Klappe nach außen geöffnet, damit der Motor seine Frischluft unter Umgehung des Behälters 122 erhält. Die Welle 42 kann auch unabhängig vom Motor, z. B. durch einen Hilfsmotor, angetrieben werden.

Solche Behälter können auch bei Motoren Anwendung finden, bei welchen der Brennstoff und die Verbrennungsluft nicht gesondert, sondern als Gemisch in die Arbeits-'zylinder eingeführt werden. Auch können die . j Abgase der Arbeitszylinder in diesen Behältern Luft oder Gase verdichten, die nicht zur Steigerung der Ladespannung", sondern zu anderen Zwecken, beispielsweise als Spülmittel, den Arbeitszylindern zugeführt oder überhaupt nicht in die Arbeitszylinder, sondern zu einer beliebigen anderweitigen \'*erwendungsstelle geleitet werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 9 ist eine schematischc Schnittzeichnung· und Fig. 10 das zu dieser Maschine gehörige Indikatordiagramm. In diesem ist als Abszisse der Kolbenweg .s- und von unten nach oben der Zylinderdruck ρ aufgetragen. In diesen Motor gelangt die Verbrennungsluft durch Stutzen 45 und bei geöffnetem \^entil 217. Der Motor arbeitet also mit gewöhnlicher Ladespannung und gewöhnlichem Höchstdruck im Zylinder, beim Ausschieben der Abgase aus dem Zylinder in den Behälter 222 hingegen herrscht im Zylinder ein Überdruck gegenüber der äußeren Luft (Diagrammpunkt 226 der Fig. 10). Das zu verdichtende Mittel, z. B. die Luft, strömt aus der Leitung 223 durch das Ven- ^₀ til 219 in den Behälter 222 und gelangt aus dem letzteren durch das \'^Tentil 246 in die Nutzleitung· 247, welche es der Verwendungsstelle zuführt. Die Auspuffgase entweichen durch das Ventil 220 in das Rohr 224. Die Ventile 219 und 220 arbeiten wie die Ventile 19 und 20 der Maschine der Fig. 1 bis 3 bzw. wie die Ventile 119 und 120 der Maschine der Fig. 7 und 8.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verbrennungskraftmaschine mit hin und her gehendem Kolben, bei welcher die Auspuffgase zur Verdichtung von Frischladung Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Ein- und Auslaßorgane der Maschine durch einen Behälter miteinander verbunden sind, in welchem die Frischladung durch die Abgase verdichtet wird und dieser Behälter nach Austreibung der Abgase durch eine neue Ladung gefüllt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.