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Verbrennungskraftmaschine für flüssige Brennstoffe. Es sind bereits
Yerbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen der Durchmesser des Kolbens im Arbeitsraum
kleiner ist als der des Zylinders und es ist ferner bekannt, den Brennstoff durch
Vorexplosiön in einer dem Verbrennungsraum vorgelagerten Kammer in den Verbrennungsraum.
zu blasen, Die Erfindung beruht nun auf der neuen Erkenntnis, daß durch Kombination
dieser beiden bekannten Einrichtungen ein sehr wesentlicher Fortschritt erzielt
wird. Es können nämlich für die Verbrennungskraftmaschine alle flüssigen, auch die
am schwersten verdampfbaren Brennstoffe in wirtschaftlicher Weise als Betriebsmittel
verwendet werden; trotzdem die Verbrennungsluft nicht so weit komprimiert wird,
daß sie sich, wie etwa beim Dieselmotor, bis zur Verdampfungs- oder. Entzündungstemperatur
der Schweröle erhitzt.
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Bei der die Erfindung bildenden Maschine wird als Brennstoff etwa
Rohpetroleum angewendet. Wird "nun solches. durch die bei der Vorexplosion entstehenden
Gase in den Verbrennungsraum eingeblasen, so darf sich kein Teil des Rohpetroleums
an den Wandungen des Zylinders niederschlagen, da _ dies eine unvollkommene Verbrennung
und damit einen geringeren Nutzeffekt zur Folge hätte und außerdem zu Betriebsstörungen
führen würde. Sollen diese Nachteile. aber vermieden werden, so müssen .- weil starke,
zu hohen Temperaturen führende Verdichtungsdrucke nicht angewendet werden sollen
-die Zylinderwände eine hohe Temperatur annehmen können, die nur zulässig ist, wenn
zwischen ihnen und dem Kolben, wenigstens im Arbeitsraum, keine Reibung besteht.
Um. .gekehrt muß, zur Erreichung des gleichen technischen Effekts - d. h. der vollständigen
VerdampfungundVerbrennungauch derschwerst verdampfbaren Brennstoffe bei Anwendung
eines niedrigen Verdichtungsdruckes - mit der Anwendung des Kolbens mit vermindertem
Durchmesser die Einführung des Brennstoffes durch entzündete Gase "vereinigt werden,
weil nur durch die glühenden Explosionsgase der zerstäubte, schwer verdampfbare
Brennstoff im ganzen LuftkompreSsionsraum zur Entzündung gebracht werden kann. Endlich
bringt auch bei Anwendung von leicht verdampfbaren Brennstoffen, wie z. B. Benzin,
die Kombination noch den Vorteil mit sich, daß infolge der Aufhebung der Reibung
zwischen Kolben und Zylinder im Arbeitsraum der letztere nicht oder wenigstens nicht
in dem bisher notwendigen Maße gekühlt zu werden braucht, so daß sich gegenüber
den gebräuchlichen Benzinmotoren ein höherer Nutzeffekt ergibt.
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Es ist allerdings eine Verbrennungsmaschine bekannt, welche die Anwendung
des Kolbens mit. vermindertem Durchmesser mit einer Einrichtung zur Vorkompression
der Zylinderfüllung verbindet. Die Vorkompression ist aber nach Art und Wirkung
durchaus verschieden
- von der Vorexplosion, da erstere die Kompression
der Luft im Zylinder am Ende des Kompressionshubes nicht übertreffen kann, während
bei der Vorexplosion im Augenblick der Zündung ein starker Überdruck im Explosionsraume
entsteht, der nötig ist, um den Brennstoff in die verdichtete Luft am Ende des Verdichtungshubes
einzuführen, wodurch jede Frühzündung vermieden wird. Außerdem wird durch die Vorkompression
der Verbrennungsluft nicht die gleiche Wärmemenge zugeführt, wie durch die Vorexplosion,
so daß besondere Zündung nötig wird.
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Gemäß der Erfindung ist ferner der an sich bekannte Zerstäuber vor
der Mündung des den Vorexplosionsraum mit dem Zylinder verbindenden Kanals angeordnet,
so daß er jedesmal von dem aus dem Kanal austretenden heißen Gasen der Vorexplosion
bestrichen und erhitzt wird. Durch diese Anordnung unterscheidet sich die Erfindung
von bekannten, ebenfalls mit Zerstäuber arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen,
bei denen der flüssige Brennstoff gegen den Zerstäuber gespritzt und dieser dadurch
bei jeder Einspritzurig abgekühlt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im Vertikalschnitt dargestellt. A ist der Zylinder, B der Kolben eines
im Viertakt arbeitenden Verbrennungsmtitors. Beide sind um die Länge eines Kolbenhubes
länger als in den bisherigen Motoren, während die Hublänge selbst die gleiche bleibt.
- Der Zylinder ist quer zur Achse in zwei Teile geteilt, die wieder durch Flanschen
miteinander verbunden sind.
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Im oberen Teile des Zylinders, in dessen Deckplatte das Ansauge- und
das Auspuffventil angebracht sind, geht die Verbrennung und die Ausdehnung des Ladegemisches
vor sich. Zunächst der Deckplatte ist mit diesem Zylinderteil ein. verhältnismäßig
kleiner kugelförmiger Raum C durch die Bohrung D und den Kanal E verbunden; welch
letzterer einen größeren Durchmesser hat als erstere. Von zwei kommunizierenden
Röhrchen F führt das eine in den unteren Teil des Raumes C, das andere mit 'seinem
in eine Düse auslaufenden Ende dicht vor die Bohrung D, mit dieser unten abschneidend,
in den Kanal E hinein. Die Röhrchen stehen unten mit einem Brennstoffzufuhrventil
H in Verbindung. Der Kolben hat auf dem obern Verbrennungsraum zugekehrten Endteil
auf einer Länge, die der lIublänge gleich ist, einen etwas geringere Durchmesser
als der, Zylinder, so daß im obern Zylinderteile keine gleitende Reibung auftritt.
Dieser Zylinderteil braucht daher nicht im gleichen Maße wie bisher gekühlt zu werden
und er wird deshalb wie die Deckplatte des Kolbens eine hohe Temperatur annehmen.
Bei dieser Temperatur werden die Dämpfe, auch der am schwersten verdampfenden flüssigen
Brennstoffe, sich nicht an seinen Wänden niederschlagen, was bei gekühlten Wandungen
eintreten würde. Einzig vor Temperaturen, die dem Materiale selbst schaden, müssen
Zylinder und Kolben bewahrt werden. Im untern Zylinderteil, der gekühlt wird wie
bisher, schließt der Kolben dicht an. Um den Wärmeübergang vom obern auf den untern
Zylinderteil zu erschweren, wird zwischen die Verbindungsflanschen geeignetes Isoliermaterial,
z. B. Glimmer oder Asbest, gelegt.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende Der Kolben befinde sich
im obern Umkehrpunkte, beim Niedergange saugt er reine Luft an. Beim darauffolgenden
Kompressionshube wird' durch das Ventil G mittels einer nicht gezeichneten Pumpe
ein explosionsfähiges Gemisch von Luft und Benzindampf in den Raum C hineingepumpt
und ebenso durch das Ventil H eine abgemessene Menge Brennstoff in die Röhrchen
F gebracht. Während der Komprimierung der Luft im Zylinder herrscht in diesem und-
im ' Raume C der gleiche Druck (z. B. 6 Atm.). Ist die Komprimierung beendet, so
wird das explosible Gemisch im Raume C durch einen elektrischen Funken entzündet.
Sofort entsteht hier ein. starker Überdruck und die glühenden Explosionsgase treten
mit großer Geschwindigkeit durch die Bohrung D und blasen den, infolge dieses Druckes
gleichzeitig aus dem Röhrchen F in den Kanal E gepreßten Brennstoff, indem sie ihn
an dem Zerstäuberkegel K zerstäuben und entzünden, in den Zylinder, wo er in der
reinen Luft verbrennt. Der Arbeitshub des Kolbens beginnt. Die Wand des Raumes C
darf sich nicht zu hoch erwärmen und muß gekühlt werden, damit sich das Benzinluftgemisch
nicht vorzeitig entzündet. In den engen Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinder
tritt das Verbrennungsgemisch nicht ein und es kann deswegen hier nicht viel Wärme
an die `Wände übergehen.
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In Gang gesetzt wird die Maschine vorteilhaft mittels Preßluft und
Benzin. Sind der Zerstäuberkegel und die Zylinderwände einreal genügend hoch erhitzt,
so wird in die Röhrchen F in der Regel nur noch Rohpetrol (Rohöl) eingeführt.
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Es kann übrigens jeder andere flüssige Brenn= Stoff als Betriebsmittel
verwendet werden. Durch Verminderung der Zylinderkühlung wird der Nutzeffekt verbessert.