DE347048C - Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Hoehenmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, die als Explosionsmotor oder als Verbrennungsmotor im engeren Sinne des Wortes arbeiten kann. Sie soE in Wirksamkeit treten, wenn bei verschiedenen Höhenlagen, bei denen die Dichte der Luft bei gleicher Temperatur verschieden ist, das Ansaugevolumen seinem Inhalt an verbrennungsfähiger Luft nach sich ändert. Ein Flugmotor beispielsweise,

ίο der an Erde seine volle Leistung hergibt, wird in größeren Höhen nur drei Viertel oder ein Drittel dieser Erdleistung ergeben können, da das Ansaugevolumen abnimmt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Motoren zu

konstruieren, welche mit Überkompression ar-. beiten oder überdimensioniert sind. Es wurde ferner vorgeschlagen, den Motor an Erde gedrosselt laufen zu lassen und den vollen Querschnitt des Ansaugerohres erst in größeren Höhen freizugeben. Schließlich wurde vorgeschlagen, durch besondere Luftpumpen in größerer Höhe die zuzuführende Luft zu komprimieren.
Die Erfindung schlägt einen grundsätzlich

neuen Weg ein, bei dem weder eine Überkompression auftreten kann noch Drosselungen des Ansaugevolumens erforderlich sind. Die Organe zur Einstellung des Brennstoffluftgemisches bleiben vielmehr unverändert, und es ist nicht erforderlich, den Vergaser oder entsprechende mit diesem verwendete Teile getrennt für sich zu behandeln und einzustellen.

Darüber hinaus wird die neue Wirkung erzielt, daß der Motor stets konstante Leistung hergibt, ohne daß hierzu eine Nachregelung von Hand oder durch irgendeinen Druckanzeiger notwendig wäre.

Die Erfindung besteht darin, daß das Saugventil auch während der Kompressionsperiode offen bleibt, und daß ein weiteres, vor dem Saugventil angeordnetes Organ sich öffnet, wenn ein bestimmter Kompressionsdruck überschritten wird. Findet eine Überschreitung dieses Druckes statt, so wird das überschüssige Brennstoffluftgemisch wieder ausgeschoben und tritt in einen Behälter ein, aus dem es während der nächsten Ansaugeperiode wieder in den Motor gelangen kann oder, wenn es auf Brennstoffersparnis nicht wesentlich ankommt, ins Freie austritt. Dieses Ausschubventil kann von außen eingestellt werden, wodurch die verschiedensten Kompressionen und damit Leistungen erzielt werden. Diese Regulierung ist nicht etwa erforderlich bei jedem einzelnen Flug in Abhängigkeit von der Höhe, sondern wird beispielsweise für einen bestimmten Flug ein für allemal eingestellt und während' des ganzen Fluges beibehalten. Nur dann, wenn die Reise besonders lange Zeit erfordern sollte und während dieser etwa erhebliche Änderungen des Luftdrucks einträten, wird eine Nachregulierung vorgenommen. Diese maßgebende Änderung des Luftdrucks ist aber nicht etwa diejenige, die durch die Änderung der Höhenlage bedingt ist,

sondern die durch den allgemeinen Barometerstand bedingte, wenn also an einem festen Aufstellungsort der Barometerdruck erheblich fallen oder steigen würde, etwa infolge eines herankommenden Gewitters oder sonstigen Wetterumsturzes. Durch die gleichbleibende Kompressionsendspannung wird erreicht, daß der Motor tatsächlich mit derselben Füllung arbeitet. Bei Kontrolle der Kompressionsanfangsspannung, wie sie bereits vorgeschlagen ist, wäre infolge der Abhängigkeit der Kompressionsendspannung von der Zusammensetzung des angesaugten Gasluftgemisches, der Temperatur der Wandungen usw. keinerlei Gewähr gegeben, L5 daß die bestimmte Kompressionsendspannung erreicht wird.

Eine zur Ausführung der Erfindung dienende Anordnung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, ζ ist der Hubraum des Zylinders, α das Auspuffventil, s das Saugventil. Natürlich können zwei oder mehrere Auspuffoder Saugventile angeordnet sein. Auch auf die Ausbildung dieser Ventile kommt es für die Erfindung nicht weiter an, und ebenso ist es gleichgültig, ob ein Brennstoffluftgemisch angesaugt wird, oder ob nur Luft angesaugt und komprimiert wird und der Brennstoff in den Zylinder eingespritzt wird. Die Steuerung des Saugventils s ist nun so eingerichtet, daß dieses Ventil auch während der Kompressionsperiode offen bleibt. Es wird erst kurz vor Eintritt der Zündung geschlossen oder, bei Gleichdruckverbrennungskraftmaschinen, kurz bevor der Brennstoff in die über die Zündtemperatur komprimierte Luft eingespritzt wird. Mit zweckmäßig möglichst kleinem schädlichen Raum ist in die Ansaugeleitung ein Ventil r eingesetzt, das ebenfalls gesteuert ist und außerdem selbsttätig gleichsam als Rückschlagventil in folgender Weise wirkt. Es ist offen während der ganzen Saugperiode, mindestens also so lange, als auch das Saugventil während der gleichen Periode geöffnet ist. Es wird durch eine äußere Steuerung während dieses Zeitabschnittes offen gehalten. Während der Kompressionsperiode jedoch ist es geschlossen, und zwar durch die Wirkung einer Feder f, welche im Ausführungsbeispiel zweckmäßig außerhalb des Raumes b zwischen Saug- und Rückschlagventil angeordnet ist. Sobald nun bei fortschreitender Kompression der Druck im Zylinder ein vorbestimmtes Maß überschreitet, wird das Ventil r geöffnet, und es wird das Brennstoffluftgemisch in den Raum υ hinter diesem Ventil ausgeschoben. Sobald der Kolben so weit im Zylinder sich zurückbewegt hat, daß die Zündung bewirkt werden oder der Brennstoff eingespritzt werden soll, schließt sich das Saugventil s und infolgedessen auch das Rück- \ schlagventil r selbsttätig, und bei eintretender ! Verbrennung bzw. Explosion belastet der dann entstehende Überdruck allein das Saugventil s, so daß ein Eintreten der entzündeten Gase in den Raum b und über das Rückschlagventil r in den Raum υ ausgeschlossen ist. Das Saugventil öffnet dann -wieder, wenn der Arbeitshub vollendet ist und die Gase ausgepufft sind.

Die äußere Steuerung kann beispielsweise in der Form durchgeführt werden, daß über die Stößel c, d des «Saug- bzw. Rückschlagventils eine WeEe geführt ist, die zwei Hebel g, h besitzt. Der eine Hebel g kann beim Abwärtsschwingen das Ventil s und der andere Hebel h bei der gleichen Bewegung das Ventil r öffnen. Die Steuerung ist nun so durchgeführt, daß bei der gleichmäßigen Abwärtsbewegung der beiden Hebel zuerst das Ventil s und erst nach einer weiteren Drehung der Weile 10 das Ventil ν geöffnet wird. Diese Bewegung kann sehr rasch erfolgen, so daß kein erheblicher Zeitunterschied zwischen den beiden Eröffnungen besteht. Wesentlich ist dies im übrigen nicht für die Durchführung der Erfindung. Hauptsache ist nur, daß bei Beginn der Saugperiode beide Ventile offen sind. Nach dem Abschluß der Saugperiode wird durch Rückdrehung der Welle w, welche die beiden Hebel g, h trägt, das Schließen des Ventiles r bewirkt. Nachdem die beiden Hebel ein solches "Wegstück zurückgelegt haben, daß das Ventil r geschlossen hat, bleibt die Welle stehen, so daß das Saugventil s noch offen bleibt und demnach auch während der Kompressionsperiode der Eintritt der komprimierten Luft bzw. des komprimierten Brennstoffluftgemisches in den Raum δ vor dem Rückschlagventil r möglich ist. Die Hebel g, h bewegen sich erst dann weiter, wenn die Kompression als beendet anzusehen ist und die Verbrennung erfolgen soE. Dieser Zeitpunkt des Schließens des Saugventils s ist also ebenfaEs zwangläufig herbeigeführt. Es könnte aber auch das Saugventil etwa durch den bei der Verbrennung entstehenden Überdruck zugeworfen werden.

Bei dieser Ausbildung der Ventile wird beim Überschreiten einer vorbestimmten Kompression das Ventil r nach außen geöffnet werden, so daß der Kompressionsdruck niemals ein vorbestimmtes Maß überschreitet.

Die dargesteEte Steuerung kann natürlich in der verschiedensten Weise geändert werden. Vorteilhaft wird es immer sein, wenn beide Ventile durch eine gemeinsame WeEe gesteuert werden, weil dann ein einziger Nocken beide Ventile steuern kann. Natürlich kann aber auch eine getrennte Steuerung für die Ventüe vorgesehen sein, und es können natüriich auch mehrere derartige VentEe vorgesehen werden. Der Beginn der Saugperiode und das Ende derselben kann eingesteEt werden entweder durch

Änderung der Höhe der Aufsatzfläche der Stößel für die Hebel g, h, indem die Stößellänge veränderlich ist, oder durch Änderungen in der Lage oder Form des Steuernockens und schließlieh durch Änderungen in den Übertragungsgliedern zwischen Nocken und Stößel. Auch können beide Ventile gemeinsam oder jedes für sich getrennt geregelt werden. Schließlich äst auch die Höhe der Kompressionsspannung dadurch einstellbar, daß die Federspannung f durch Änderung der Lage eines ihrer Widerlager geändert wird, und hierzu kann eine von außen durch Hand zu bedienende Vorrichtung angeordnet sein. Diese hat nicht den Zweck, dauernd während des Betriebs nachzuregulieren, sondern soll nur eine Einstellung in Abhängigkeit vom veränderten Luftdruck gestatten. Natürlich kann auf diese Weise auch eine Leistungsregelung entsprechend der veränderten Belastung durchgeführt werden. Sind also größere oder kleinere Lasten durch das Flugzeug zu befördern, so kann durch die Einstellung der Kompression beispielsweise eine konstante Fahrtgeschwindigkeit unabhängig von der jeweiligen Last erreicht werden.

Im Ausführungsbeispiel ist das Ventil r in der Saugleitung vorgesehen, und der Raum v, in den ausgeschoben wird, stellt etwa einen Teil der Ansaugleitung dar. Natürlich könnte ein größerer Behälter für diesen Zweck vorgesehen sein, und es wäre auch denkbar, daß das Ausschieben in einen anderen Raum erfolgt als in die Saugleitung, und daß schließlich auch das überschüssige Gasgemisch oder die überschüssige Luft ins Freie befördert wird oder anderen Zwecken dienstbar gemacht wird.

Bei einem Höhenflug wird die Anordnung in der Weise eingestellt werden, daß in der Nähe der Erde ein überschießendes Gemisch vorhanden sein wird und durch das Rückschlagventil r ausgeschoben wird. In den größten Höhen, in denen der Motor noch die gleiche Leistung wie an der Erde hergeben soll, wird bei der Kompression der Druck erreicht, bei welchem die Kraft der Feder f gerade der auftretenden Kompressionspannung das Gleichgewicht hält. In noch größeren Höhen wird dann allerdings die vorbestimmte Kompression nicht mehr erreicht werden. In der Regel wird es genügen, wenn die Feder f so eingestellt wird, daß ein Flug etwa in 3 bis 5000 m Höhe noch mit gleicher Leistung wie an der Erde ausgeführt werden kann.

Durch die Erfindung ist also ein Motor für konstante Leistung, insbesondere in verschiedenen Höhenlagen an die Hand gegeben, welcher unabhängig ist vom äußeren Luftdruck und keinerlei Nachregelung von Hand bedarf. Der ; Motor reguliert sich selbst, ohne Füllungs-

änderung, und ohne daß jemals eine Überkompression auftreten könnte. Er bedarf auch grundsätzlich keiner Ladepumpe, wenn auch deren Anwendung an und für sich nicht ausgeschlossen ist.

An Stelle zweier äußerer Steuerungen für jedes Ventil würde es auch grundsätzlich genügen, wenn eines der beiden Ventile gesteuert wird und seine Bewegungen an vorgeschriebenen Zeitpunkten auf das andere Ventil überträgt. Insbesondere kann das Saugventil gesteuert werden und durch innere Ubertra-gungsorgane die Öffnung des Ventils r herbeiführen. Von außen müßte dann nur die Federbelastung des Ventils eingestellt werden.

Claims (7)

75 Patent- Ansprüche:

1. Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Höhenmotor, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorbestimmbaren Kompressionsendspannung ein Ausschieben überschüssiger Luft oder des überschüssigen Gasluftgemisches gegen Ende der Kompression stattfindet.

2. Verbrennungskraftmaschine nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil auch während der ganzen Kompressionsperiode geöffnet ist.

3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsweg für überschießende Luft oder Gasluftgemische durch ein Abschlußorgan beherrscht ist, dessen Eröffnung bei Überschreiten eines vorbestimmten Kompressionsdruckes zweckmäßig selbsttätig stattfindet.

4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Kompressionsdruckes ansprechendes Abschlußorgan, ζ. B. Rückschlagventil, vor dem Saugventil in der Saugleitung angeordnet ist.

5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für das Saugventil und für das das Austreten überschießenden Gasluftgemisches beherrschende weitere Ventil in der Saugleitung eine zweckmäßig gemeinsame Steuerung vorgesehen ist, in der Weise, daß beide Ventile bei Beginn der Saugperiode geöffnet sind ito und das den Kompressionsdruck beherrschende Ventil am Ende der Saugperiode bzw. zu Beginn der ' Kompressionsperiode durch die äußere Steuerung freigegeben wird, während das Saugventil offen bleibt.

6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung des Saug- und Druckregelventils eine gemeinsame Welle angeordnet ist, welche je einen Hebel für die Steuerung

des einen und anderenVentils trägt, und daß durch die Hebel zunächst das Druckregelventil und nach einer bestimmten Drehung der Steuerwelle das Saugventil geschlossen wird und umgekehrt das eine Ventil nach dem anderen geöffnet wird.

7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Druckregelventil liegende Teil der Saugleitung als Aufnehmer für etwa ausgeschobene überschießende Luft oder Gasluftgemisch dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.