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Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungskraftmaschine,
bei der die hin und her gehende Bewegung der Kolben durch eine gekrümmte Bahn in
eine Drehbewegung umgesetzt wird. Nach der Erfindung werden einzelne Teile der Bahn
so ausgebildet, daß die Kolben zwischen jedem Hub stillstehen.
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Die neue Wirkung, die dadurch erreicht wird, ist zweifach. Erstens
gehen die Kolben nicht ständig hin und her, zweitens aber werden bei dieser Maschine
recht lange Auspuff-und Eintrittsperioden erzielt. Dies ermöglichen die geraden
Teile der Bahn, welche die Ruheperioden der Kolben herbeiführen. Beispielsweise
entspricht die Kraftperiode genau dem Krafthub. Sobald aber der Krafthub vollendet
ist, bleibt der Kolben stehen, während der gerade Teil der Bahn durchlaufen wird.
Öffnet man jetzt sofort nach Schluß des Hubs das . Auspuffventil, so sinkt die Spannung
auf Atmosphärendruck, ehe der eigentliche Auspuffhub auch nur begonnen hat. Ebenso
bleibt der Kolben nach dem Auspuffhub zunächst stehen. Wenn das Treibmittel mit
einigem Überdruck zugeführt wird, so beginnt es schon, in den Zylinder einzutreten,
sobald der Auspuffhub beendet ist, und ehe der Sanghub begonnen hat. Mit anderen
Worten: Die geraden Teile der Bahn ermöglichen kurze -Kraft- und Verdichtungsperioden
von einer Länge gleich dem wirklichen Kolbenhub, dagegen längere Auspuff-und Einlaßperioden,
deren Dauer gleich der zum Kolbenhub gebrauchten Zeit plus der Zeit zum Durchlaufen
der geraden Bahnteile ist. .
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Auf der Zeichnung ist in Fig. t und 2 eine Kraftmaschine mit einer
Bahn nach der Erfindung im Längs- und Querschnitt dargestellt. Fig. 3 bis 6 veranschaulichen
_ verschiedene Ausbildungen der Bahn.
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Die Zylinder i sind zu beiden Seiten eines Gehäuses ia angeordnet.
Im Gehäuse ist eine Welle 2a.gelagert, auf der die Trommel 2 befestigt ist. Diese
trägt eine gekrümmte Bahn 3, in die eine Rolle 4 am Kreuzkopf 5 (Fig.2) eingreift.
Der Kreuzkopf sitzt an der Kolbenstange 6 der beiden Zylinder i und ist im Gehäuse
auf drei Gleitbahnen 5a geführt, über die er mit Rollen 5b läuft. Die Stirnseiten
der Trommel tragen ?Nocken 7, die unter Vermittlung von -Kugeln. i o die Stangen
i i der Zylinderventile steuern. Es empfiehlt sich, die Nocken 7 einstellbar zu
machen, um die verschiedenen Perioden des Kreislaufes ganz genau bestimmen zu können.
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In Fig. 3 ist die Bahn einer Trommel abgewickelt dargestellt, und
zwar derart, daß die Mantelfläche des Zylinders sich bei a und b zusammenschließen
würde. Bei der Linie f
beginnt der Krafthub eines Kolbens und dauert
bis zur Linie f1. Während der Kolben sich nach dem Ende seines Krafthubes bewegt,
dreht sich die Trommel um die Strecke f 1
-f . Dann kommt ein gerades
Stück e, in welchem der Kolben stillsteht. Jetzt wird, das Auspuffventil geöffnet,
und zwar kann man die Steuerung so einstellen, daß sie das Auspuffventil an irgendeiner
Stelle des geraden Stückes e abhebt. Am besten geschieht dies, sobald --die Rolle
4. in das gerade -Stück e eintritt. Die Abgase strömen jetzt unter ihrem Überdruck
aus, und der Druck ini Zylinder wird etwa auf den äußeren LuftdrucIi herabsinken,
während die Rolle 4. sich der Linie 0 nähert. An dieser Stelle beginnt der Kolben
seinen Auspuffhub und treibt den Rest derAbgase aus, bis die Rolle. mit der Linie
e' zusammenfällt. Hier schließt sich das Auspuffventil, und das Einlaßventil kann
geöffnet werden. Von e= bis s folgt wieder ein gerades Kurvenstück, in dem also
der Kolben keine Bewegung ausführt. Wenn das Gemisch unter Druck steht, so beginnt
es schon jetzt in den Zylinder einzuströmen. Wenn die Linie s mit der Rolle a zusammenfällt,
so ist das Einlaßventil voll geöffnet, der Sanghub beginnt und dauert während des
Durchlaufens der Strecke s-sl-. Hier schließt sich das inlaßventil, und, nachdem
ein weiteres gerades Kurvenstück durchlaufen ist, beginnt die Kompression, welche
bis zur Linie c dauert. Es folgt wiederum ein gerades Stück c-f, und .bei f wird
das zusammengepreßte Gemisch entzündet. Die geraden Kurvenstücke können, wenn dies
zweckmäßig erscheint, auch eine leichte Krümmung erhalten.
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Während ein Kolben im Krafthub sich befindet, führt der Kolben, der
sich im auf der anderen Seite des Gehäuses befindlichen und gegenüberstehenden Zylinder
bewegt, den -,Auspuff- oder Kompressionshub aus, und wenn der eine Kolben ansaugt,
so steht der andere im Kompressions- oder Auspuffhübe. Zweckmäßig trifft man die
Anordnung so, daß, während ein Zylinderpaar den Kraftl.@zw. Auspuffhub ausführt,
ein anderes Paar saugt und zusammendrückt. Auf diese Art wird ein fast ununterbrochener
Antrieb auf die Kurventrommel übertragen. Natürlich kann die gekrümmte Bahn nach
Fig.4 auch mehrere Male auf dem Umfang der Trommel angebracht sein. Jede vollständige
Bahn ergibt einen vollständigen Kreislauf. Für jeden Umlauf der Trommel vollführt
jeder Antriebszylinder einen Kreislauf. Jeder Umdrehung der Trommel entspricht natürlich
eine Umdrehung der Antriebswelle.
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Wenn man weniger als einen Krafthieb für jeden Zylinder und jeden
Umlauf haben will, so muß man -die Bahn so ausbilden, daß mehr als eine Umdrehung
des Steuerzylinders nötig ist, um den Kreislauf zu vollenden. Wenn man beispielsweise
einen Krafthub nur für jede zweite Umdrehung des Steuerzylinders haben `will, so
ordnet man die Bahn nach F ig. 6 an. Hier bestimmt bei der ersten Umrlrehung der
Trommel die Strecke g-h- den Krafthub und die Strecke i-j den Auspuffhub. Bei der
nächsten Umdrehung der Trommel werden auf diesen Strecken der Saug-und Kompressionshub
ausgeführt, so daß zwei Umdrehungen der Trommel den ganzen @@'eg nach Fig.3 ergeben,
Bei einer Umdrehung entspricht das gerade Kurvenstück k einem Teil der Einlaßperiode,
bei der nächsten Umdrehung ist die Kompression bereits vollendet, -ehe die Rolle
4 in das gerade Stück k einläuft. Sie bleibt erhalten, bis wiederum die Zündstelle
erreicht ist. Wenn die Rolle die Linie h erreicht hat, beginnt der Auspuff. \Vährend
die Rolle q. durch das gerade Stück L läuft, und das Auspuffventil offen ist, erfolgt
der Auspuff der Abgase, dagegen beginnt der ILompressionshub erst bei Linie i.
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Da hier die Ventile während eines Teils der Trommeldrehung geschlossen
bleiben müssen, so ordnet man die Steuernocken 7 auf einem besonderen Stück an,
welches mit entsprechendem Übersetzungsverhältnis von der Trominel aus angetrieben
wird. Im vorliegenden Beispiel ist eine Übersetzung im Verhältnis i zu z erforderlich.
Das Stück, das die Steuernocken trägt, dreht sich einmal bei zwei Umdrehungen der
Trommel, und die Nocken sind so angeordnet, daß die Ventile während der Zündung
und Kompression geschlossen bleiben: Natürlich kann man die Übersetzung auch so
wählen, daß mehrere Umdrehungen der Steuernocken auf eine Umdrehung der Trommel
kommen.
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Die Bahnen nach Fig. 4 und 5 werden vorgesehen, wenn die Zylinder
nur. auf einer Seite des Gehäuses ia, sitzen. Hier erfolgt der Krafthub zwischen
f 3 und f', Auspuff von f' bis c3, Ansaugen von c3 bis s' und Kompression
von s= bis f3. Bei dieser Bahn bewegt sich der Kolben wie vorhin schnell durch den
Kraft- und Saughub, langsamer durch den Auspuff- und Kompressionshub, bleibt aber
im Gegensatz zum vorigen Beispiel niemals stehen. Mit derartigen Bahnen kann man
alle beliebigen Perioden erreichen Lind durch Einstellung der Steuernocken und der
Zündung diese Perioden so abändern, daß man für alle gegebenen Verhältnisse die
besten Arbeitsbedingungen erzielt.
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Die Bahn nach Fig.5 ermöglicht es, bei einer Maschine mit einseitig
angeordneten Zy-
lindern eine veränderliche -Kolbenbewegung herbeizuführen.
Z. B, hat man hier einen kurzen Krafthüb f,-f', Beinen längeren Aus-
Puffhub
f ü-e4-e5, einen langen Saughub e3-s''-sl und einen kurzen Kompressionshub cl-c=.
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Anstatt einer Nut kann man natürlich die Trommel auch mit einem Nocken
als Bahn versehen. In einzelnen Fällen, besonders bei großen Maschinen ordnet man
zwei oder mehrere gleichlaufende Bahnen in der Trommel an, in deren jeder eine Rolle
des Kreuzkopfs läuft. Die Trommel läßt sich auch feststehend ausbilden, während
das Gehäuse ia mit den Zylindern um sie und die Welle 2a kreist. Es ist bisher angenommen
worden, daß die Maschine im Viertakt arbeite. 'Man kann aber auch eine Zweitaktmaschine
oder eine Dampfmaschine in ähnlicher Weise betreiben. `Für eine Zweitaktrnaschine
ist die Bahn nach Fig. 6 geeignet. Bei einer solchen findet die Zündung auf die
Linie g statt und der Krafthub. erfolgt, während die Rolle 4. das Stück g-h durchläuft.
Dagegen erfolgen der Auspuff, die Spülung und das Einführen der neuen Füllung, während
die Rolle das gerade Stück i durchläuft. Die Kompression liegt auf der Strecke i-j,
und das verdichtete Gemisch wird so lange gehalten, bis die Rolle 4. in dem geraden
Stück k zur Zündstellung g gelangt ist.
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Es muß nach Möglichkeit vermieden werden, daß die Bahn sich abnutzt.
Daher empfiehlt es sich, die Bahn da, wo sie die Bewegungsrichtung des Kolbens umkehrt
und wo die stärkste Abnutzung -auftritt, mit gehärteten Einlagen zu versehen. An
diesen Stellen «-erden abnehmbare Paßstücke angeordnet, die in geeigneter Weise
befestigt sind. Man braucht nur wenige Formen dieser Stücke, welche man auf Vorrat
halten kann, um sie im Bedarfsfalle zur Hand zu haben. Die anderen Teile der Kurve
können mit Vulkanfiber oder ähnlichem Material ausgefüttert werden, um Geräusch
zu vermeiden. Zum selben Zwecke können Einlagen in die Ventilnocken 7 gelegt werden.