DE324498C - Arbeitsverfahren fuer Viertaktmotoren - Google Patents

Description

Die Leistung von Viertakt- und verwandten Motoren, d. h. aller Motoren, wo die Verbrennungsluft durch die Saugwirkung des Kolbens in den Arbeitszylinder gelangt, ist bei 760 mm Barometerstand, also auf Meereshöhe, am größten. Mit zunehmender Erhebung über Meer wird der Luftgehalt geringer und die Motorleistung kleiner.

Nach dem verschieden hohen Grad der Einwirkung des verminderten Luftdruckes auf die Leistungsabgabe von Motoren der besagten Art sind ortsfeste und nichtortsfeste Motoren auseinander zu halten und zudem Flugmotoren von Automobilmotoren zu unterscheiden.

Bei Standmotoren, z. B. Dieselmaschinen, sinkt die Leistungsabgabe in dem Maße, als der Luftgehalt abnimmt. Auf 1 200 m beträgt die Leistung noch etwa 85 Prozent, auf 2 500 m 74 Prozent, auf 4000 m 59 Prozent und auf 5 000 m, also bei einem Druck von Va Atm., 50 Prozent.

Versuche mit Flugzeugmotoren ergaben die überraschende Tatsache, daß die durch die Verminderung des Luftdruckes bewirkte kleinere Motorleistung durch den geringeren Reibungswiderstand des Fahrzeuges an der dünneren Luft in der Weise ausgeglichen wird, daß trotz des Kraftverlustes die Fahrgeschwindigkeit in der Höhe annähernd gleich bleibt wie in der Tiefe.

Dagegen arbeiten Wagenmotoren um so weniger günstig, als mit der Verminderung des Luftdruckes die Erhitzung der Maschine fortschreitet. Bei Bergfahrt kann vom Motorwagen die gleiche Steigung auf großer Höhe nicht mit der gleichen Fahrgeschwindigkeit überwunden werden wie in der Tiefe. Wo sonst mit der dritten Übersetzungsstufe auszukommen ist, wird es wegen der geringeren Dichtigkeit der Ansaugluft notwendig, in die zweite oder gar erste Geschwindigkeit überzugehen, den Motor schneller laufen zu lassen und die Fahrt zu verlangsamen: Durch dieses langsamere Fahren kommt aber die natürliche Kühlwirkung der Luft in Wegfall und der Motor wird erhitzt, weil die Bedingung, wonach durch das Kühlwasser etwa 35 Prozent der gesamten Motorwärme abgeführt werden soll, nicht mehr erfüllt werden kann. Je häufiger die ohnehin kleinere Fahrgeschwindigkeit durch Abdrosselung des Vergasers herabgesetzt werden muß, z.B. bei Kurven oder Hindernissen auf der Strecke, desto größer wird die Erhitzung des Motors, die sich schon auf mäßiger Ortshöhe bis zum völligen Versagen der Maschine steigern kann.

Bei Wagen- und Flugmotoren, wo der Brennstoff vor Eintritt in den Zylinder vergast wer- ' den muß, die also mit einem Vergaser versehen sind, saugt der Kolben gleichzeitig mit der Verbrennungsluft auch Brennstoff in den Arbeite-

zylinder ein. Die Explosionsfähigkeit des Brennstoffluftgemisches hängt aber wesentlich von dem Verhältnis ab, in dem sich die beiden Bestandteile mengen. Sobald der Luftdruck ein wesentlich anderer wird, ändert sich die Zusammensetzung des Gemisches und damit auch die Leistung des Motors. Um derartige Explosionsmotoren vom Druck der Außenluft unabhängig zu machen, ist eine von dem wechselnden Luftdruck beeinflußte Vorrichtung vorgeschlagen worden, durch welche die Vergasertätigkeit dem jeweiligen Atmosphärendruck angepaßt werden soll, indem die Durchgangsquerschnitte für Luft oder Brennstoff oder das Gemisch je nach Erfordernis verengert oder erweitert werden. Nach Überschreitung einer gewissen'- Höhengrenze erweist sich aber eine solche selbsttätige Vergaserregelung für die Erhaltung normaler Zylinderfüllung und somit gleichbleibender Motorleistung als völlig unzulänglich. Denn sobald die Dichtigkeit der Ansaugluft unter einen bestimmten Wert sinkt, vermag der Motorkolben trotz der Vergrößerung der Luftquerschnitte im Vergaser nicht mehr die volle Luftmenge anzusaugen.

Für Flugzeugmotoren wurde vorgeschlagen, die Luftzufuhr zum Vergaser aus einem Behälter erfolgen zu lassen, der durch eine Pumpe mit Druckluft geladen wird. Dieses Verfahren, nach welchem also der Vergaser die Saugluft einem Druckbehälter entnimmt, ist aber praktisch nicht durchführbar, weil die Vorverdichtung der gesamten Motoransaugluft unverhältnismäßig viel Kraft erfordert. Zudem würde eine solche Anordnung das Fahrzeug übermäßig belasten.

Ferner sind Vorrichtungen bekannt geworden zur zeitweiligen Kraftvermehrung über die normale Belastung hinaus, wonach mit Brennstoff übersättigtes Vergasergemisch durch einen dem . jeweiligen Mehrbedarf an Kraft entsprechenden Zusatz von reiner Luft in ein gut explodierendes Gemisch übergeführt werden soll. Eine solche Überführung eines brennstoffreicheren Gemisches in eine zündfähige Ladung ist aber ". bekanntlich nur dann möglich, wenn auf den überschüssigenBrennstoff stets ein gleichbleibender Prozentsatz zusätzlicher Frischluft kommt. Für Explosionsmotoren, die in wechselnden Höhenlagen und somit mit verschiedenen Mengen von Zusatzluft arbeiten, ist ein solches Verfahren nicht anwendbar.

Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, bei im Viertakt arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen für Flugzeuge Verbrennungsluft in besonderen Hilf skammern bereitzustellen, die durch den Arbeitskolben mit Druckluft geladen werden, wobei in der Zylinderwandung der Verbrennungskammer ein Ventil vorgesehen ist, welches zur Vermeidung eines schädlichen Überdruckes im Explosionsraum den Überschuß an Druckluft je nach der Flughöhe mehr oder weniger entweichen läßt. Da aber der tatsächliche Bedarf an Zusatzluft zur Erhaltung der Vollfüllung des Arbeitszylinders schon auf geringer Flughöhe bei weitem das Fassungsvermögen solcher Hilfskammern für Druckluf t überj steigt, so ist der mit dieser Vorrichtung erzielte Nutzen unbedeutend.

Die Erfindung bezweckt, die Leistungsabnähme von Viertakt- und verwandten Motoren bei niedrigem Luftdruck zu verhindern. Nach dem neuen Verfahren wird die Geschwindigkeit einer Zusatzluft in den Arbeitszylinder fördernden Pumpe so bestimmt, als nach der jeweiligen Höhenlage erforderlieh ist, um die vom Arbeitszylinder angesaugte Füllung auf normale Spannung zu verdichten. — - - —

Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen Viertaktexplosionsmotor, bei welchem das die Erfindung bildende Verfahren beispielsweise zur Anwendung kommen kann.

α ist ein Arbeitszylinder des Explosionsmotors, in welchem ein Kolben b sich hin und her_bewegt. c ist ein Einlaßventil, welches in der Zuführung des Brennstoffluftgemisches zum Zylinder α zwischen einem auf der Zeichnung nicht gezeigten Vergaser und dem Zylinder a angebracht ist. d ist ein in den Arbeitszylinder -mündender Einlaß einer Leitung e, in welche durch eine von der Motorwelle h angetriebene Pumpe g Luft gedruckt wird: In die Leitung e ist ferner ein Schieber /^'eingeschaltet, i ist das Auslaßventil des Motors. Die als Gebläse oder als Kapselpumpe ausgeführte Luftpumpe g erhält ihren Antrieb von der Motorwelle h durch einen Kegelscheibenriementrieb. Der Riemen dieses Getriebes kann durch eine Führungsgabel, die ihrerseits mit einem Fußhebel verbunden sein kann, in. der Achsialrichtung der Kegelscheiben verschoben werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Pumpe mit der Geschwindigkeit laufen . zu lassen, die nach der jeweiligen Höhenlage erforderlich ist, um die vom Arbeitszylinder angesaugte Füllung auf normale Spannung zu verdichten, d. h. um auf allen Höhenlagen eine Füllung von normaler Menge zu erhalten.

Durch den Abwärtsgang des Kolbens b wird vom Vergaser her atmosphärisches Brennstoffluftgemisch in den Arbeitszylinder α eingesaugt. Nahe dem unteren Totpunkt des Saughubes wird das Einlaßventil c geschlossen und unmitteilbar darauf der Einlaß d vom Arbeitskolben δ freigelegt. Gleichzeitig öffnet der Schieber f die Leitung 0, worauf durch den Einlaß d der Atmosphäre entnommene, von der Pumpe g geförderte Zusatzluft in die vom Arbeitszylinder eingesaugte Füllung gepreßt wird. Alsdann wird der Schieber f wieder geschlossen.

Die Verbindung der Luftpumpe mit dem Arbeitszylinder ist derart, daß die Menge der unter

Druck eingeführten Zusatzluft nur von dem diese Luft fördernden Mittel, also im Aus-

. führungsbeispiel von der Pumpe g, abhängig ist. · Der Druck oder die Menge der Zusatzluft richtet sich nach der Drehzahl der Pumpenflügel.

Bei mehrzylindrigen Motoren können solche Zylinder, in denen der Saugtakt gleichzeitig vor sich geht, durch ein Abzweigstück so miteinander verbunden werden, daß die Zusatzluft für

ίο diese Zylinder durch ein einziges Organ gesteuert werden kann. Es empfiehlt sich hierbei, dieses Abzweigstück. möglichst kurz zu bemessen.

Für den Betrieb von Standmotoren, z. B. auf großer Ortshöhe aufgestellten Dieselmaschinen, wird die Zusatzpumpe auf eine bestimmte Geschwindigkeit fest eingestellt. Bei Höhenfahrt im Motorwagen oder Flugzeug wird der Führer den Bedarf an Zusatzluft nach dem Gang, d. h.

nach dem Geräusch des Motors, beurteilen und den Pumpenantrieb je nach der Höhenlage, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, beschleunigen oder verlangsamen. Sobald die Pumpe ' die zulässige Geschwindigkeit übersteigt, ent-

steht im Arbeitszylinder ein Überdruck, der sich durch das sogenannte Klopfen des Motors anzeigt. Wenn der Motor auch bei ausgeschalteter Pumpe arbeiten soll, z. B. bei Talfahrt, ' so muß dafür gesorgt werden, daß der Einlaß d durch ein Organ abgesperrt werden kann.

Durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird bei Explosionskraftmaschinen mit und ohne Vergaser bei vermindertem äußeren Druck die normale Zylinderfüllung und damit der normale Verdichtungsdruck erhalten.

Von dem größten Nutzen ist das Verfahren für Wagenmotoren, da dadurch nicht allein der auf großer Ortshöhe sehr bedeutende atmosphärische Kraftverlust eingeholt, sondern überdies die an sich schon kraftvermindernde Überhitzung des Motors vermieden oder doch zum mindesten stark gemildert wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Vermeidung des Kraftverlustes infolge Verringerung des äußeren Luftdruckes bei Viertakt- und verwandten Motoren, bei denen durch eine Pumpe Zusatzluft in den Arbeitszylinder befördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit dieser Pumpe so bestimmt wird, als nach der jeweiligen Höhenlage erforderlich ist, um die vom Arbeitszylinder angesaugte Füllung auf normale Spannung zu verdichten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.